LC-CF1型超声波风速风向传感器
LC-CF1型超声波风速风向传感器
（中国超声波风速风向仪缔造者）
一、产品概述：
1、风速风向测量
超声波风速风向仪使用四个超声波探头在二维平面内循环发送和接收超声波,通过超声波在空气中传
播的时差来测量风速和风向。
2、声学温度测量
风速风向仪可以通过超声波在空气中的传播时间来计算风速，进而通过空气中声速和温度的物理关系
来计算出空气的温度。
3、自动除雪化冰功能
为防止冬天室外风速风向测量造成超声波探头的冻结，以至影响测
量，甚至造成仪器严重损害，在探头内部安装了可以自动加热的装置，使仪器在严寒下仍可正常使用。
二、工作原理：
该仪器是利用超声波时差法来实现风速的测量。声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加。若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向若与风向相反，它的速度会变慢。因此，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。通过计算即可得到精确的风速和风向。 由于声波在空气中传播时，它的速度受温度的影响很大；本风速仪检测两个通道上的两个相反方向，因此温度对声波速度产生的影响可以忽略不计。
它具有重量轻、没有任何移动部件、坚固耐用的特点， 而且不需维护和现场校准，能同时输出风速和风向。客户可根据需要选择风速单位、 输出频率及输出格式。也可根据需要选择加热装置（在冰冷环境下推荐使用）或模拟输出。可以与电脑、数据采集器或其它具有RS485或模拟输出相符合的采集设备连用。如果需要，也可以多台组成一个网络进行使用。
超声波风速风向仪是一种较为先进的测量风速风向的仪器。 由于它很好地克服了机械式风速风向仪固有的缺陷， 因而能全天候地、长久地正常工作，越来越广泛地得到使用。它将是机械式风速仪的强有力替代品。
三、产品特点：
与传统的机械式风速风向仪的磨损较快，维护繁琐比较，超声波风速风向仪的优势在于：
1、无移动部件，磨损小；
2、维护少，使用寿命长；
3、响应速度快；
与目前国内外生产的超声波风速风向仪相比较，LC-CF1型超声波风速风向仪对超声波的检测采用全数字式信号处理方案。
虽然传统的模拟信号检测方式比数字式信号检测方式响应速度快，成本低，但此方式对器件的稳定性，外界的环境要求很高，难以实现高性能检测。而风速与风向的测量对仪器响应速度要求不高，但使用环境范围广泛，因此LC-CF1选用全数字式信号处理方式，更加精准智能。其优点在于：
1、采用声波相位补偿技术，精度更高；
2、采用随机误差识别技术，大风下也可保证测量的低离散误差，使输出更平稳；
3、针对细雨，浓雾天气的测量补偿技术，具有更强的环境适应力；
4、数字滤波技术，抗电磁干扰能力更强；
5、无启动风速限制，零风速工作，适合室内微风的测量，无角度限制(360°全方位)，同时获得风
速、风向的数据；
6、测量精度高；性能稳定；低功耗不需校准；
7、结构坚固，仪器抗腐蚀性强，在安装和使用时无需担心损坏；
8、设计灵活，轻巧，携带轻便，安装、拆卸容易；
9、信号接入方便，同时提供数字和模拟两种信号；
10、不需维护和现场校准， 真正的0～359°工作 (无死角)
四、数据输出：
系统输出风速，风向和温度的频率都同步为1～10Hz 可调节。输出结果为此段时间风速，风向和温度的平均值，因此输出频率设定越高，则测量值的高频量越多，标准差也越大；反之输出频率设定越低，则测量的精度就越高。因此若测量低风速的风（20m/s 以下），空气流动平稳多为层流，建议可设定为较高输出频率。而如果测量范围在较高的风速下（20m/s～60m/s），空气流动不平稳，湍流和涡旋明显增多，则建议设定在低输出频率，以增加测量的精度。
五、技术指标：
|
风 速 |
|
|
测量范围 |
0～60 m/s |
|
测量精度 |
±0.2 m/s（当风速在0～10m/s范围内）＜测量值的±2%（当风速＞10 m/s） |
|
分 辨 率 |
NMEA 协议0.1 m/s；其他输出方式0.01m/s |
|
风 向 |
|
|
测量范围 |
0～360°全方位，无盲区 |
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准 确 性 |
±0.1° |
|
分 辨 率 |
0.1° |
|
声学温度 |
|
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测量范围 |
-40℃～60℃ |
|
测量精度 |
±2℃ |
|
分 辨 率 |
0.1℃ |
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通讯协议 |
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RS485/RS422通信方式 |
NMEA0183·WIMWV 协议 |
|
Modbus-RTL 协议 |
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|
模拟输出方式 |
风速风向皆为4～20mA 电流输出 |
|
风速2～500Hz 脉冲输出；风向4～20mA 电流输出 |
|
|
输出方式 |
|
|
模拟方式 |
4～20mA；0～20mA |
|
数字方式 |
RS422；RS485 |
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操作电压 |
|
|
仪器工作供电 |
24V±20%/0.3A或者12V |
|
仪器加热供电 |
24V±20%/10A |
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普通参数 |
|
|
尺 寸 |
高×宽=256×164（mm） |
|
重 量 |
1.8Kg |
|
材 料 |
合金轻金属 |
|
防护等级 |
IP66 |
|
存储温度 |
-50～80℃ |
|
工作温度 |
-40～70℃ |
|
工作湿度 |
0～100%RH |
|
防 冰 冻 |
参照MILSTD810E |
|
防 腐 蚀 |
三个月的盐雾，冷凝试验后无腐蚀 |
|
防 沙 尘 |
参照MILSTD810E |
|
EMC |
IEC61000-4-5 |
|
平均无故障时间MTBF |
超长30年 |
|
输出频率 |
1Hz～10Hz |
六、设备安装：
1、安装固定
2、安装地点选取
为使空气流动的顺畅，以保证风速风向测量的精确，仪器选址安装时应尽量远离高大建筑，树木等障碍物。按照世界气象组织（WMO）给出的建议：风速仪需安装在开阔地区超过地面 10米以上。开阔地区的定义是风速仪和任何障碍物之间的距离是障碍物高度的10倍以上。
注：LC-CF1具有独特的算法对电磁干扰就行纠正，因此抗电磁干扰能力好，可以在较强的辐射源下正常工作。甚至在天线及雷达附近也可正确测量数据。但仍然建议不要在强电磁干扰下使用仪器，以减小其对仪器造成不良影响的可能性。
3、接地
为避免雷击，辐射的高压静电损坏仪器或伤人，仪器必须正确接地。接地时应将电缆屏蔽线与大地相
连。
七、接线方式:
1、供电电源
供给超声波风速风向仪的电源为24V±20%，并且此电源应具有较小的纹波电压。
2、模拟输出接口电路
两个模拟输出接口可以提供模拟信号的输出。引脚1 可以以4～20mA 电流值的方式表示风速值0～50m/s，也可以以2～500Hz 频率脉冲波形式输出0～50m/s 风速值。以何种方式输出需要根据客户要求订制。如果以电流模式为输出方式，则最大负载电阻为300Ω。
风速风向仪底部有一个8 脚防水插头，用以通过屏蔽电缆线连接外部电源和通信接口。
管脚功能分布如下：
|
串行接口，全双工 |
线缆连接孔端视图 |
||
|
引脚名称 |
引脚分配 |
引脚功能 |
|
|
1 |
RXD- |
串行接口 |
|
|
2 |
TXD- |
串行接口 |
|
|
3 |
NC |
不连接 |
|
|
4 |
RXD+ |
串行接口 |
|
|
5 |
TXD+ |
串行接口 |
|
|
6 |
AGND |
模拟地 |
|
|
7 |
DC- |
电源负端 |
|
|
8 |
DC+ |
电源正端 |
|
|
|
Shield |
机壳地 |
|
|
串行接口，半双工，模拟输出 |
线缆连接孔端视图 |
||
|
引脚名称 |
引脚分配 |
引脚功能 |
|
|
1 |
WS |
风速模拟输出 |
|
|
2 |
TXD-/RXD- |
串行接口 |
|
|
3 |
NC |
不连接 |
|
|
4 |
WD |
风向模拟输出 |
|
|
5 |
TXD+/RXD+ |
串行接口 |
|
|
6 |
AGND |
模拟地 |
|
|
7 |
DC- |
电源负端 |
|
|
8 |
DC+ |
电源正端 |
|
|
|
Shield |
机壳地 |
|
引脚接口图
八、产品附件：
|
序号 |
名称 |
数量 |
单位 |
|
1 |
超声波风速风向仪 |
1 |
套 |
|
2 |
8 针航空插头配10米屏蔽线 |
1 |
套 |
|
3 |
超声波风速风向监测软件 |
1 |
张 |
|
4 |
操作手册 |
1 |
份 |
|
5 |
通信协议 |
1 |
份 |
|
6 |
产品装箱单、合格证 |
1 |
份 |
十、风速等级表：
|
风级、风速、风压对照表 |
||||||
|
风级 |
名称 |
风速 |
风压W0=V2/16（kg/m2)，10N/m2 |
陆地地面物体征象 |
海面状态 |
|
|
km/h |
m/s |
|||||
|
0 |
无风 |
＜1 |
0～0.2 |
0～0.0025 |
静 |
静 |
|
1 |
软风 |
1～5 |
0.3～1.5 |
0.0056～0.014 |
烟能表示方向，但风向标不动 |
微波 |
|
2 |
轻风 |
6～11 |
1.6～3.3 |
0.016～0.68 |
人面感觉有风，风向标转动 |
小波 |
|
3 |
微风 |
12～19 |
3.4～5.4 |
0.72～1.82 |
树叶及微枝摇动不息旌旗展开 |
小波 |
|
4 |
和风 |
20～28 |
5.5～7.9 |
1.89～3.9 |
能吹起地面纸张与灰尘 |
轻浪 |
|
5 |
清风 |
29～38 |
8.0～10.7 |
4～7.16 |
有叶的小树摇摆 |
中浪 |
|
6 |
强风 |
39～49 |
10.8～13.8 |
7.29～11.9 |
小树枝摇动，电线呼呼响 |
大浪 |
|
7 |
疾风 |
50～61 |
13.9～17.1 |
12.08～18.28 |
全树摇动，迎风步行不便 |
巨浪 |
|
8 |
大风 |
62～74 |
17.2～20.7 |
18.49～26.78 |
微枝折毁，人向前行阻力甚大 |
狂浪 |
|
9 |
烈风 |
75～88 |
20.8～24.4 |
27.04～37.21 |
建筑物有小损 |
狂涛 |
|
10 |
狂风 |
89～102 |
24.5～28.4 |
37.52～50.41 |
可拔起树来，损坏建筑物 |
狂涛 |
|
11 |
暴风 |
103～117 |
28.5～32.6 |
50.77～66.42 |
陆上少见，有则必有广泛破坏 |
狂涛 |
|
12 |
飓风 |
＞117 |
32.7～36.9 |
66.42～85.1 |
陆上极少见,摧毁力极大 |
海浪滔天 |
品牌：利诚
