¿Cuál es la diferencia entre los sensores de viento mecánicos y ultrasónicos?

Los anemómetros mecánicos y los anemómetros ultrasónicos son dos tipos comunes de dispositivos de medición de la velocidad del viento que tienen algunas diferencias significativas en sus principios de funcionamiento y aplicaciones:

Estructura y principio de funcionamiento del sensor de viento

Sensor de viento mecánico

Estructura: Los sensores mecánicos de viento suelen dividirse en dos partes: sensor de velocidad y sensor de dirección del viento, sin un diseño integrado. El sensor de velocidad del viento suele adoptar una estructura de copa, como una estructura de marco giratorio de tres o cuatro copas, que mide la velocidad del viento mediante la rotación de la copa. El sensor de dirección del viento adopta la estructura mecánica de una veleta y detecta la dirección del viento mediante su rotación.

Principio de funcionamiento: El sensor de velocidad del viento utiliza la rotación de la veleta para convertir linealmente la velocidad del viento en la velocidad de rotación del marco giratorio, y luego convierte esta velocidad en una señal eléctrica que se emite a través de interruptores fotoeléctricos y otros dispositivos. El sensor de dirección del viento, por otro lado, transmite la información de la dirección del viento al disco de código coaxial y a otros dispositivos mediante la rotación de la veleta, y emite el valor correspondiente de la dirección del viento.

Sensor de viento ultrasónico

Estructura: Un sensor ultrasónico de viento es un dispositivo integral que utiliza el principio de las ondas ultrasónicas para medir la velocidad y la dirección del viento. Generalmente, consta de un transmisor y un receptor, y calcula la velocidad y la dirección del viento mediante la transmisión de ondas ultrasónicas y la medición de su tiempo de propagación o variación de frecuencia.

Principio de funcionamiento: Los sensores ultrasónicos de viento utilizan el método de diferencia de tiempo ultrasónico para medir la velocidad y la dirección del viento. Cuando las ondas ultrasónicas se propagan en el aire, su velocidad se ve afectada por el viento. Si la dirección de propagación de las ondas ultrasónicas coincide con la dirección del viento, la velocidad se acelera; por el contrario, si la dirección es opuesta, la velocidad se reduce. Midiendo la diferencia de tiempo entre la propagación de las ondas ultrasónicas en las direcciones de sotavento y contra el viento, se pueden calcular la velocidad y la dirección del viento. Este sensor no requiere piezas móviles y, por lo tanto, es un método de medición sin contacto ni pérdidas mecánicas.

Ventajas y desventajas de los sensores de viento mecánicos y los sensores de viento ultrasónicos

Sensor de viento mecánico

Ventajas: estructura relativamente simple, bajo costo, fácil de mantener y reemplazar.

Sensores de viento mecánicos: generalmente mayor precisión, rendimiento especialmente estable a velocidades del viento más altas.  

Desventajas: La presencia de piezas giratorias requiere una cierta velocidad de viento inicial para la medición, y la precisión de la medición se ve considerablemente afectada por la estructura mecánica. Además, las piezas mecánicas pueden desgastarse con el uso prolongado, lo que afecta la precisión y la vida útil de la medición.

Sensor de viento ultrasónico

Ventajas: No requiere piezas giratorias, alta precisión de medición, rápida respuesta y capacidad para medir simultáneamente la velocidad y la dirección del viento. No se ve afectado por la temperatura, la humedad ni otros factores ambientales, y ofrece buena estabilidad.

Sensor de viento ultrasónico: buena sensibilidad, puede medir la velocidad del viento tan baja como la brisa y no se ve afectado por el desgaste mecánico.

Desventajas: coste relativamente alto y altos requisitos para los dispositivos de transmisión y recepción ultrasónica.

Escenarios de aplicación del sensor de viento

Sensor de viento mecánico: adecuado para ocasiones donde los requisitos de precisión de la medición no son particularmente altos y el costo es limitado, como estaciones de observación meteorológica general, monitoreo meteorológico agrícola.

Sensor de viento ultrasónico: más adecuado para ocasiones con mayores requisitos de precisión de medición y velocidad de respuesta, como pronóstico del tiempo, generación de energía eólica, aeroespacial y otros campos.

En resumen, los sensores de viento mecánicos y los ultrasónicos presentan diferencias significativas en cuanto a estructura, principio de funcionamiento, ventajas y desventajas, así como en sus escenarios de aplicación. La elección del sensor adecuado debe determinarse en función de las necesidades y escenarios de medición específicos.