超声波风速风向仪 FC-09G

C-09G风速风向仪是一款利用超声波在空气中传播时间差来测量风速以及风向的测量仪器。其内部自带的加热装置可以在严冬下保证仪器正常工作，多样的输出方式选择可以满足不同的行业标准，令用户操作使用更简洁方便。

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：

●无移动部件，磨损小；

●维护少，使用寿命长；

●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，FC-09G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FC-09G选用全数字式信号处理方式，更加精准智能。

其优点在于：

●采用声波相位补偿技术，精度更高；

●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；

●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；

●数字滤波技术，抗电磁干扰能力更强；

1产品介绍

FC-09G是一款全数字化信号检测，高精度，可自动加热除冰雪超声波风速风向仪。它可以同时进行风速，风向和声学温度的实时测量。

设备由8针的防水航空插头连接。

测量值可以由以下几种方式输出:

-RS485/RS422通信方式;

○ NMEA0813协议;

○ Modbus-RTL协议;

-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;

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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。

2 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。

3 仪器安装

3.1 安装固定

仪器由四枚内六角螺钉固定并锁紧。

安装时候需要注意保证仪器放置水平，并且指向标指向正北方向。

3.2 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。

注：FC-09G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。

3.3 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。

4 仪器连接

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

图4.1 引脚接口图

4.1 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。

4.2 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*大负载电阻为300Ω。

5 FC-09G Monitor监控软件

FC-09G Monitor软件用于设置与监视超声波风速仪的PC机上位软件，该软件可以用于监测FC-09G风速风向仪的数据，并记录于PC硬盘上。

5.1 软件安装

CD-UA09 Monitor监控软件通过CD-ROM发布，可以运行于Windows2000和Windows XP操作系统。在PC端的安装通过点击setup.exe并根据提示完成整个安装。如图5.1所示，软件安装后需要重启计算机。

5.2 软件运行

FC-09G Monitor安装结束后，通过点击 开始->所有程序-> FC-09G Monitor启动软件。启动后运行界面如图5.2所示。

此软件可以对设备的一些参数进行写入设置。可以配置的内容包括仪器的modbus从设备编号，通信协议设置和通信方式设置。配置设备由软件工具栏的“设置->配置设备”进入。配置设备的界面如图5.3所示。

“更改从设备编号”为需要变更的设备编号，编号范围为1—247。设备出厂编号为1。

“通信协议设置”是配置设备的输出通信协议。可选择Modbus和NMEA两种。出厂设置为modbus。

“通信方式设置”是配置设备的通信方式，可选择为RS485与RS422。当仪器为RS422时候，电流模拟输出引脚变为RS422输出脚，模拟输出不再有效。 出厂设置为RS485。

配置选项设定后，点击“配置”完成配置设备。设备配置完成后需要断电重启设备，所设定的新配置参数才会写入到设备中生效。

5.2.2 通信设置

软件启动后，需要首先进行软件通信设置。确定串口名称，通信协议，采样时间。如果使用的是Modbus协议，还需设置所通信仪器的设备编号。通信设置由软件工具栏中的“设置->通信设置”进入。通信设置界面如图5.4所示。

5.2.3 数据监测

通信设置成功后，点击软件主面板上的“连接仪器”按键，搜索与电脑连接的仪器。如果仪器连接成功，连接状态灯变为绿色。

仪器连接后点击“运行”按键，指示灯变为红色，此时“运行”按键变为“停止”按键，软件进入对数据的监测状态。

若需要暂停对数据的监测，则点击“停止”按键，则红色指示灯关闭，数据监测停止。如图5.4所示。

5.2.4 通信报警

在仪器监测过程中，若干扰较为严重则通信校验会出错，此时将出现通信报警，软件主面板上的通信报警指示灯将点亮为黄色。若硬件连接中断，则会发出连接报警，此时连接报警指示灯点亮为黄色，如图5.5所示。

5.2.5 文件保存

FC-09G Monitor软件可以自动将监测数据保存于电脑硬盘当中，以备使用者后续处理。单击工具栏中的“文件->保存”进入保存界面。软件默认的保存路径为安装路径下的SaveData文件夹，用户也可以更改保存路径。如图5.6所示。单击“保存”按键软件则自动保存风速，风向和温度的数据为txt文件。文件名为“wind****”，其中****代表数据的月日时间。如果数据监测时间较长，则保存数据会每天建立一个文件，以备用户查询时间。

6技术指标

6.1 操作电压

仪器工作供电：24V±20% / 0.3A 

仪器加热供电：24V±20% / 10A

6.2 风速

测量范围：0—60m/s

精度：<=10m/s ：±0.2m/s

      >10m/s ：<测量值的±2% 

分辨率：NMEA 协议0.1 m/s

        其他输出方式 0.01m/s

6.3 风向

测量范围：0—360°

精度：±1°

分辨率：0.1°

6.4 声学温度

测量范围：－40℃—60℃

精度：±2℃

分辨率: 0.1℃

6.5 输出方式

模拟方式：4—20mA，0—20mA

数字方式：RS422，RS485

通信协议：NMEA0183·WIMWV

输出频率：1Hz~10Hz

6.6 使用环境

存储温度：－50℃—80℃

使用温度：－40℃—60℃

防护等级：IP66

材料：铝合金

7结构尺寸

8产品附件