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变送器使用维萨拉 WINDCAP 传感器技术进行风测量。
风传感器的水平面上具有一个包含 3 个等间距的超声波探头的阵列。该设备通过测量超声波从一个探头传输到另外两个探头所用的时间来确定风速和风向。
风传感器测量探头阵列之间的 3 条路径的传送时间(双向)。此传送时间取决于超声波路径上的风速。对于零风速,正向传送时间和反向传送时间是相同的。如果风沿声音路径传送,则上风向的传送时间会增加,下风向的传送时间会减少。
该设备使用以下公式通过所测量的传送时间来计算风速:
Vw = 0.5 × L × (1/tf – 1/tr)
Vw | 风速 |
L | 两个探头之间的距离 |
tf | 正向传送时间 |
tr | 反向传送时间 |
通过测量 6 次传送时间,可以计算 3 条超声波路径中每一条路径的 Vw。计算出的风速与海拔高度、温度和湿度无关,这些参数在测量双向传送时间时将被抵消,但单向传送时间视这些参数而定。
2 条探头阵列路径的 Vw 值便足以计算风速和风向。信号处理技术确保根据具有最佳质量的 2 条探头阵列路径来计算风速和风向。
风速以标量速度表示,单位为选定的单位(m/s、kt、mph、km/h)。风向以源头风向的角度表示,单位为度 (°)。北向表示为 0°,东向表示为 90°,南向表示为 180°,西向表示为 270°。
当风速下降到 0.05 m/s 以下时,不计算风向。在此情况下,最后计算的风向输出将保持不变,直到风速增加到 0.05 m/s 的水平为止。
风向和风速的平均值计算为所有样本以可选择的更新时间间隔在所选平均时间(1 ... 3600 秒)中的标量平均值。样本个数取决于所选的采样率:4 Hz(默认值)、2 Hz 或 1 Hz。风速和风向的最小值和最大值表示所选平均时间中的相应极限值。
您可以通过以下两种方式之一选择风速极限值的计算:
- 传统的最小值/最大值计算
- 世界气象组织 (WMO) 建议的 3 秒钟阵风和静风计算。在此情况下,在报告风速时,最高和最低 3 秒钟平均值(每秒更新一次)将替代最大值和最小值,同时以传统方式返回风向变化。
变送器不断监控风测量信号质量。如果检测到质量不佳,则风值将标记为无效。如果超过半数的测量值被视为无效,则上一个有效的风值将作为缺失数据返回。在 SDI-12 协议中,无效值标记为零。