更新時間:2025-11-03
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【TZ-QC5】山東天澤環(huán)境廠家海納百川,盡攬風流創(chuàng)無止境,鑫為動力。
農業(yè)小型氣象站的風速測量主要采用機械旋轉式與超聲波式兩種原理,兩種原理各有特點,適用于不同農業(yè)場景,核心是通過捕捉氣流運動對測量元件的作用,將物理運動轉化為可量化的電信號,最終計算得出風速數(shù)值。
機械旋轉式原理是農業(yè)場景中應用廣泛的方式,核心部件為三杯式風速傳感器。傳感器由三個對稱安裝的輕質金屬杯(通常為鋁合金材質,重量輕、耐腐蝕)、旋轉軸、角度傳感器或霍爾元件組成。當氣流作用于風杯時,因風杯凹面與凸面受到的氣流壓力不同,產生力矩差推動風杯繞旋轉軸轉動,風速越大,風杯旋轉速度越快。旋轉軸帶動角度傳感器或霍爾元件轉動,角度傳感器通過檢測旋轉角度變化輸出脈沖信號,霍爾元件則通過磁場變化產生周期性電信號,信號頻率與風杯旋轉速度成正比。氣象站的數(shù)據(jù)采集器接收脈沖信號后,根據(jù)預設的換算公式(通常通過校準實驗得出,如每轉一圈對應 0.3 米的風程),將信號頻率轉化為實際風速值,測量范圍通常為 0-30m/s,精度 ±0.5m/s,滿足農業(yè)對風速監(jiān)測的基本需求。
這種原理的優(yōu)勢在于結構簡單、成本較低、穩(wěn)定性強,適應農田多粉塵、高濕度的環(huán)境,維護方便,僅需定期清理風杯上的灰塵、蛛網(wǎng),檢查旋轉軸是否卡頓即可。例如在小麥種植區(qū),通過機械旋轉式風速傳感器監(jiān)測田間風速,當風速超過 10m/s 時,及時預警可能出現(xiàn)的倒伏風險,提醒農戶提前采取加固措施;在果園中,監(jiān)測到風速大于 5m/s 時,暫停果園噴藥作業(yè),避免藥液被風吹散,提高農藥利用率。
超聲波式原理則通過檢測超聲波在氣流中的傳播時間差計算風速,核心部件為兩個相對安裝的超聲波探頭(發(fā)射器與接收器)。在無風環(huán)境下,超聲波從發(fā)射器傳播到接收器的時間固定;當有氣流流動時,順著氣流方向的超聲波傳播速度加快,傳播時間縮短,逆著氣流方向的傳播速度減慢,傳播時間延長。通過測量兩種方向上的傳播時間差,結合探頭間距與空氣溫度(溫度影響聲速,需同步采集溫度數(shù)據(jù)進行校準),利用公式 V=(L2/(2T?) - L2/(2T?))(其中 L 為探頭間距,T?、T?為順、逆氣流傳播時間)計算得出風速。超聲波式測量范圍更廣(0-60m/s),精度更高(±0.1m/s),且無機械轉動部件,免維護,適合長期無人值守的農田。
在高標準農田或智慧農業(yè)園區(qū),常采用超聲波式風速傳感器,如在水稻種植區(qū),通過高精度風速數(shù)據(jù),結合濕度、溫度數(shù)據(jù),更精準地計算作物蒸騰量,指導灌溉量調整;在設施農業(yè)中,超聲波傳感器可安裝在溫室頂部,監(jiān)測室外風速,當風速超過 8m/s 時,自動關閉溫室通風口,防止強風損壞溫室薄膜。