超声波风速传感器在车载气象站中的应用

随着环境问题日益严峻，气象监测的重要性也越来越突出。与立杆式气象站不同，车载气象站是一款高精度自动气象站观测设备。该设备由手提箱式采集仪、车载气象站采集设备组成，专针对于车辆、船舶等移动交通工具而设计。设备有磁吸座式及工型架两种安装方式。因其移动性强，功耗低，便捷的安装拆卸，随时随地可进行采集环境内数据，便于移动监测等特点成为气象监测的一大利器。

车载式气象监测系统由六大部分组成：智能气体传感器、数据采集仪、通讯系统、供电系统、磁吸式安装支架、软件平台。它实现了数据的智能化采集、存储、传输、分析和管理。系统通过布置在车载平台的各类智能气体传感器，对环境中的温度、湿度、有毒气体浓度等参数进行检测。传感器输出的模拟信号由数据采集仪采样并转换为数字信号。通讯系统将数字信号通过RS485和4G网络上传输至监控中心。监控中心的软件平台对数据进行存储、显示、分析和管理。在气象领域，通常需要对许多种自然现象进行观察，如风速与气象的变化，当然还有风向的变化，对于风向的测量工作，现在基本是使用风向仪或者风向传感器设备来解决这个问题。

风速/风向传感器利用超声波原理测量风速风向，数据精准，无启动风速限制，可以在零风速下工作，没有角度限制，可以360°测量，且同时得出风速、风向的数据。在车载气象站中的风速传感器测量精度达到了±(0.2m/s±0.02*v)(v 为真实风速)，0~60m/s，风向传感器精度测量能够达到±3°，量程能够达到0~359°，做到秒级传输，反应迅速灵敏。工采网代理的法国LCJ Capteurs 超声波风速传感器 CV7-OEM具有长期的稳定性且无需维护。声音（和超声波）通过它所穿过的流体的运动来传递。电声换能器使用超声波信号两两相互通信，根据正交轴确定由气流引起的波传播时间差。CV7-OEM换能器彼此之间进行通信，提供四种独立的测量，而头风测量矢量则用于计算。结合这些测量结果计算出相对于参考轴的风速及风向。温度测量是用于校准。传感器的设计减小了倾角的影响（基于空间的形状，传感器倾角的影响被部分校正）。CV7_OEM超声波风速传感器可提供4个独立的测试数据。正确性检查用于头风矢量的计算。这种方法提供了0.15m/S的风速灵敏度，可靠性和卓越的线性度高达40m/S。

在车载气象站中不只有风速传感器，还有噪声传感器：能够采集气象站周围噪声分贝，得出准确数值，量程高达30dB~120dB，可以满足应急环境监测需求及要对户外环境进行数据采集的要求。PM2.5/PM10传感器：可以对空气中的PM2.5及PM10做到同时采集，利用双频数据采集及自动标定技术，一致性可达±10%，它的量程0-1000ug/m3，分辨率1ug/m3。二氧化碳传感器：检测周围环境中存在的二氧化碳浓度，协助工作人员调查在应急情况中会出现二氧化碳浓度变高的原因，以便工作人员及时制定相关策略，解决问题。车载气象站配置的二氧化碳量程为0-5000ppm，分辨率为1ppm。温度/湿度传感器：测量空气中的温度及湿度，测量单元采用的是进口材料，测量出的数据精准可靠。等等。