测风传感器故障检测仪的设计与应用

孙丹丹

(哈尔滨职业技术学院,黑龙江 哈尔滨 150000)

1 测风系统中的传感器分类

1.1 风速传感器

测风传感器主要包括风速传感器、风向传感器等,风速传感器的特点体现在具有高可靠性、高精度,是现阶段测量风速的一种常见传感器,其外形相对较为轻便小巧,在一定程度上便于组装,能够精确测量风量以及风速,因而在农业、林业以及气象等领域中得到了广泛的应用,尤其在室外环境中长期使用。风速传感器能够综合考虑现场环境的不同情况,选用出相应的风速传感器,但尤其需要注意的是应避免在可燃气体环境中使用此仪器设备。风速传感器的功能特点包括合理分配设备重量以及设备结构,采用高性能轴承以及底部出线方式,避免出现设备老化问题,但仍需使用防水零部件设备来完善传感器,从而使其能够具备响应敏捷以及转动惯量小的特征[1]。与此同时,风向传感器在使用过程中,还需高度关注旋转轴线以及两翼前后板的方向保持一致性,以此来平衡风标设备的前后重量,若是风速传感器出现异常声音或者出现异常气味时,还需及时进行检查以及更换,从而保障风速传感器的正常有序运转。以ZQZ TF型风速传感器为例,通过风杯组件的主轴旋转以及水平风力的启动运行,使用霍尔开关电路元件从传感器中感应出相应的信号频率,基于线性增加的特征和原理,以此来得出精确的风速数据[2]。

1.2 风向传感器

风向传感器主要通过转动探测的方式来感知风向,利用感应元件来运行码盘以及主轴,通过物理装置设备来输出相应的风向数值,还能够测量外界环境中的周围风向,其工作原理包括罗盘式测量、电压式测量以及电光式测量等等,且在电力科研、林业农业以及气象等领域得到了广泛的应用发展,风向传感器的主要装置构件包括传输电缆、风杯以及传感器主机等设备,较强的电压保护能力以及抗电磁干扰能力保障主机能够在潮湿环境中正常运行。风向传感器的工作控制核心是利用格雷码编码以及光电信号来进行转换,以便能够通过输出电压信号来显示相应的风向数值。同时,风向传感器系统能够通过数字处理技术以及节能环保设计技术来保障检测数值的高精确度,其特点还体现在具有防腐蚀、防水以及高耐性特征,系统数据信息还具有较强的抗干扰能力,能够增加信号的传输范围以及传输距离,从而显示出较高的显示限度,促使风向传感器的内部结构设计性能可靠,并精确定位风向,利用系统中的接口设备将风向信息传输至后台,以便形成传感器的定位绝对。

2 测风传感器故障检测仪的设计

2.1 测风传感器故障检测仪的特性设计

测风传感器的故障检测仪应该集故障检测性能与自检性能为一体,并具备操作简单方便以及能够自主切换的特点。检测仪的电源设备最优选用+5 V电源,并使其能够连接多种电源,这样的设计特性既能够通过市电转换或者设备中的计算机电源来获得可使用电源,又能够直接使用检测仪设备中的电源,以便能够更高效快速地检测风传感器中的故障问题。在进行室外检测过程中,检测仪器上应同时装置大12针插座以及小12针插座,以便能够通过连接上风电缆信号来检测传感器故障,也能够直接连接室外传感器中的电源。这样能够促使故障检测仪的应用性能合理可靠、方便快捷,还能够节省大量的人力物力,快速检测传感器中存在的故障问题,使之能够更好地应用在检测测风器过程中。

2.2 测风传感器故障检测仪的功能设计

测风传感器故障检测仪的设计功能应包括风向的检测、风速的检测以及检测仪的自检。风速的检测设备要利用检测仪设备中的风速表,通过风速传感器来显示瞬时风速数值,从而明确传感器电路的工作情况;风向的检测设备应能够利用检测仪中的指示数值,检测传感器电路的实际工作情况;检测仪的自检设备应能够利用检测传感器中的风速以及风向指示,正确显示电路的实际工作数值[2]。测风传感器测试仪中的分度以及风向角度则用来检测传感器中的风向数值,通过使用风速模拟器来带动测风传感器设施设备,以便能够检测风速的实际数值,此外,检测仪的主机设备还可以利用计算机信息技术,开发拓展多功能,利用传送、数据收集处理以及编辑显示等等功能,为故障检测仪的后期运行提供更精确科学的测量数值。

2.3 测风传感器故障检测仪的主机硬件设计

故障检测仪的控制核心是主机硬件,主机硬件能够显示检测仪的人机界面,这样能够及时处理主机界面中的检测数值。测风传感器的风向角度装置设计应注重其合理性,并适当配置风速模拟器中的电源单元,使其能够通过控制器中的人机界面操作指定命令,将驱动器以及相应风速数值显示在交互界面中,从而将转速数据及时发送出去[3]。而在风向角度设计方面,由于其主要功能是测试传感器的转速风向,这就要求严格控制测量风向角度的数值范围,将其严控在最小分辨率中。主机程序方面,应注重控制器设备的核心以及信息处理,保障单片机部分能够按照操作按键以及交互界面为用户提供相应的服务,从而设计出科学合理的故障检测仪主机硬件。

3 测风传感器故障检测仪的具体应用

测风传感器的故障分类主要包括以下两种类型,电路方面的故障以及机械方面的故障。造成机械方面故障的因素有码盘的缺损、偏差以及长时间使用变形等等,造成电路方面故障的因素有光电接收管损坏或者测风传感器中的发光管损坏,发光管指示中设置的方位角度0和240数值,能够直接检测出格雷码电路信号,并以此来判断风向是否存在方位角度缺失的问题,从而能够做出有效的故障管控措施。测风传感器故障测试仪检查风向过程中,当风向检查方位角度数值为240时,发光管应处于全部点亮的状态;当指北杆和风向传感器相一致时,方位角度数值则为0,而发光管则处于全部熄灭的状态。比如,风向传感器的方位角度从0开始转动,转动一周之后,正常情况下采集器应出现方位变化,若是方位没有出现任何变化,此时应及时检查发光管的显示情况,查看发光管以及相对应的格雷码电路是否一一相对应,从而发现格雷码的光电电路以及方位的故障问题。当测风传感器受到自然环境中的雷击变化时,采集器应及时显示出风向的异常变化情况,通过故障检测仪和传感仪器之间的连接,方位角度从0数值转向一周,若是发光管中的数值管路出现某一路或者某几路长亮或者不亮的现象,那么可以判定测风传感器出现故障现象或者严重故障[4]。风向传感器遇到雷电问题之后,若是风向指标不论如何都不转动,且采集仪器中的显示数值没有任何变化,风向标受到人工干预,此时发光管中的检测仪器显示出指示灯全部点亮,这时可分析得出测风传感器由于受到雷击情况而产生严重故障问题。这几种风向传感器中的故障问题能够通过故障检测仪及时检测出来,这就要求在检测测风传感器的过程中,需要注重连接相应的检测仪信号插座以及电路电缆,从而达到有效连接电源的目的。

4 结语

综上所述,测风传感器的故障检测仪设计需要注重其工作原理、特征设计、主机硬件设计以及功能设计方面,以便保障内部结构设计的科学合理性以及功能实用性,这样一方面能够保障检测仪器及时发现测风传感器中存在的故障现象,又能够有效提升相应领域的整体建设发展。故障检测仪器还需要突破外界环境的局限性,同时在室内以及室外都能够正常使用,该仪器能够方便工作人员快速检测出传感器中存在的故障问题,及时有效避免由于故障问题导致传感器中产生的数值差异以及误差过大,从而进一步提升后期工作的故障排查效率。