Acu-Res® 기술

가장 기본적인 형태로 보면 이 기기는 상부 및 하부 반사판이라 명명된 평행한 한 쌍의 작은 판으로 구성되어 있습니다. 수평 면에서 보면, 이 구조는 고정되어 있지 않아 공기가 판 사이로 자유롭게 흘러갑니다. 수직 방향에서 보면, 이 구조는 반사판에 의해 고정되어 있고 이 방향으로의 평균 풍속은 무시할만한 수준으로 작습니다. 생성된 음파(초음파)는 동일한 수의 압전 소자로 커플링 된 세 개의 진동판에 의해 수신됩니다. 그 진동판들은 도표에서 보이는 것과 같이 삼각형을 이루는 구조로 배치되어 있습니다.

각 순간에는 하나의 진동판이 전기적으로 들뜬 상태가 됩니다. 초음파는 그 표면으로부터 발생하여 거의 완전 반사하는 하부 반사판에 이르기까지 바깥쪽으로 전파됩니다. 결과적으로 파동 선단은 위쪽을 향하여 상부 반사판에 맞아 다시 반사됩니다. 초음파는 한 쌍의 반사판 사이에서 주위 공기 및 연속된 불완전 반사에 의해 충분히 약화될 때까지 계속 튕기게 됩니다. 실질적으로 이 단계에서 약 200회 반사됩니다.

좁은 주파수 밴드를 넘어 각각의 반사파는 위상이 결합하면서 신호 강도를 극적으로 증가시킵니다. 전체 파장 분포는 복잡합니다만, 이는 수평면에서 2차원적인 전달 파장과 같이 거동하는 수직적인 준 정상파로 간주할 수 있습니다. 이 음파 파동장의 이중 특성은 다음과 같은 방법으로 이용됩니다.

움직이는 파장의 거동에 기반하여 공기 흐름이 측정됩니다.

어느 진동판 쌍이든 그들 간의 전체 위상은 그 쌍의 축을 따라 움직이는 공기 흐름을 알려줍니다. 세 쌍의 진동판 모두로부터 측정된 것으로부터 삼각형(진동판에 의해 형성된)의 그 면을 따라 흐르는 공기 흐름의 벡터 성분이 결정됩니다. 이 벡터들을 결합하면 종합적인 풍속과 풍향을 알 수 있게 됩니다.

자동 보정은 정상파 거동에 기반하여 이루어집니다.

공기 중의 소리 속도는 온도와 습도의 작용에 따라 변하며 약간은 기압에 따라서도 변하게 됩니다. Acu-Res®는 이것을 추가적인 센서를 필요하지 않고 자동으로 보정합니다. 작동 중에 이 전자 기기는 응답을 최대화하고 공진을 유지하기 위해 주파수를 조정합니다. 이 조건들하에서는 소리 속도에 무관한 측정을 할 수 있습니다.

게다가 공진에 의한 작동은 주위 사물에 의한 음파 반사, 난류와 같은 공기 역학적 효과 및 불균일 흐름과 같은 원치 않는 영향을 극적으로 감소시킵니다. 진동판이 매우 가깝게 붙어 있기 때문에 높은 풍속에서의 작동이 가능하고, 일체식 구성으로 인해 정밀도가 향상합니다. 풍속과 측정된 위상 간의 관계는 선형적입니다. 더 나아가서 공진에서의 선택적인 반응은 “선단 동조 필터”가 되어 신호 대 잡음 비를 극적으로 향상시킵니다. 신호 강도가 극도로 낮기 때문에 (대략 1/10 마이크로와트) 작동 시 신호 서명은 무시할 만큼 작습니다. Acu-Res는 다른 대안 기술들에 비해 많은 이점을 가지고 있고 그 중 중요한 몇 가지는 아래에 나열된 것과 같습니다.

• 넓고 단위 전환이 가능한 동적 범위
• 위상과 풍속 간의 선형적인 반응
• 정확한 풍속 및 풍향 표시
• 풍속에 무관한 풍향 정밀도
• 온도, 기압 및 습도 변동 보정
• 튼튼하고 완전히 밀폐된 구조로 모든 기상 조건에서 작동 및 높은 가용성
• 신뢰성 높은 고정형(움직이는 부품이 없는) 구조
• 작고 쉽게 가열이 가능
• 낮은 전력 소모