一種風(fēng)速風(fēng)向儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種風(fēng)速風(fēng)向儀。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)速風(fēng)向測量技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛:如在氣象領(lǐng)域，為臺風(fēng)的監(jiān)測提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)；在民航領(lǐng)域中，為飛機(jī)起降提供可靠的風(fēng)速風(fēng)向參考；公路橋梁建設(shè)中，為其設(shè)計與施工提供依據(jù)；在新能源領(lǐng)域，尤其是發(fā)展前景很好的風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中，測風(fēng)技術(shù)具有重要的作用。
[0003]在大氣污染測定中，為測定局部的大氣流動，通常使用風(fēng)向風(fēng)速儀來測定空氣的風(fēng)向和風(fēng)速。氣象站最為常用的是風(fēng)杯風(fēng)速計，它由3個互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應(yīng)部分，空杯的凹面都順向一個方向。整個感應(yīng)部分安裝在一根垂直旋轉(zhuǎn)軸上，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)杯繞軸以正比于風(fēng)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。因此，在寒冷地區(qū)使用上述的風(fēng)向風(fēng)速儀，葉片中部的旋轉(zhuǎn)軸存在結(jié)冰的可能，因此，時常需要進(jìn)行除雪或除冰，維修上也比較費(fèi)工夫等問題點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請針旨在提供一種精度較高、穩(wěn)定性好、成本低廉的風(fēng)速風(fēng)向儀。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
包括風(fēng)速測量部分和信號處理部分，其中所述的風(fēng)速測量部分包括外殼和風(fēng)速測量機(jī)構(gòu)；所述外殼由三個部分組成，分別為進(jìn)風(fēng)筒、導(dǎo)風(fēng)筒、出風(fēng)筒；所述的風(fēng)速測量機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)葉片以及傳感器；所述的旋轉(zhuǎn)葉片包括葉片根部以及環(huán)形均布在葉片根部四周的葉片本體；相鄰兩片的葉片本體之間存在進(jìn)風(fēng)縫隙，每一片葉片本體上均安裝有一個傳感器，所述的傳感器為霍爾元件；所述的旋轉(zhuǎn)葉片通過葉片根部套接在撐板上的支撐桿的外圍，旋轉(zhuǎn)葉片可以做相對于支撐桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；所述的信號處理部分，包括調(diào)理電路和運(yùn)算模塊，對霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘栠M(jìn)行調(diào)理和計算，得到風(fēng)速風(fēng)向。
[0006]所述的進(jìn)風(fēng)筒和出風(fēng)筒均呈柱狀設(shè)置，所述的導(dǎo)風(fēng)筒呈錐形設(shè)置；所述的導(dǎo)風(fēng)筒包括上環(huán)形端面、下環(huán)形端面以及將上環(huán)形端面、下環(huán)形端面連接的中部錐形壁面，其中，上環(huán)形端面的內(nèi)徑大于下環(huán)形端面的內(nèi)徑，所述的進(jìn)風(fēng)筒與上環(huán)形端面連接，且進(jìn)風(fēng)筒的內(nèi)徑與上環(huán)形端面的內(nèi)徑一致；所述的出風(fēng)筒與下環(huán)形端面連接，且出風(fēng)筒的內(nèi)徑與下環(huán)形端面的內(nèi)徑一致。風(fēng)速測量機(jī)構(gòu)位于殼體內(nèi)，因此，可以避免轉(zhuǎn)軸(支撐桿)結(jié)冰等現(xiàn)象。
[0007]在出風(fēng)筒的出口部位設(shè)置有撐板。
[0008]在所述的中部錐形壁面上設(shè)置有若干引風(fēng)件，所述的引風(fēng)件為沿著中部錐形壁面的內(nèi)壁軸向設(shè)置的切槽或者突筋，所述的切槽或者突筋傾斜設(shè)置，且各引風(fēng)件在部錐形壁面上呈環(huán)形均布。
[0009]在所述的出風(fēng)筒的內(nèi)壁開設(shè)螺旋狀導(dǎo)風(fēng)槽，便于風(fēng)從出風(fēng)筒中導(dǎo)出，以進(jìn)行出風(fēng)筒出口處風(fēng)流量的測定。導(dǎo)風(fēng)槽，一方面可以進(jìn)行導(dǎo)風(fēng)，另一方面還可以防止戶外垃圾(比如雜草、樹葉等)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)葉片，造成堵塞，影響測量精度。
[0010]所述的葉片本體的數(shù)目為三片以上。
[0011]所述的葉片本體為四片，對應(yīng)于東南西北四個方向。
所述的支撐桿為空心狀設(shè)置，霍爾元件通過信號傳輸線與信號處理部分連接，信號傳輸線經(jīng)過支撐桿的內(nèi)腔進(jìn)行布線。
[0012]所述的調(diào)理電路包括運(yùn)算放大器和光耦芯片，將傳感器輸出的毫伏級電壓信號放大為MCU控制芯片可接受的信號，且實現(xiàn)電信號的線性隔離。
[0013]所述的運(yùn)算模塊由MCU芯片、電源、通信電路組成，首先對輸入的電信號進(jìn)行AD采樣，之后對各路數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量求和運(yùn)算，從而得到旋轉(zhuǎn)葉片的轉(zhuǎn)速大小和方向，根據(jù)旋轉(zhuǎn)葉片的轉(zhuǎn)速大小、方向與風(fēng)速風(fēng)向的對應(yīng)關(guān)系，求出風(fēng)速風(fēng)向，并可與上位機(jī)通信并進(jìn)行顯不O
[0014]有益效果:
本發(fā)明通過風(fēng)速風(fēng)向與轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速之間所存在的對應(yīng)關(guān)系，以計算出風(fēng)速風(fēng)向。本申請結(jié)構(gòu)簡單，方法可靠，可滿足精度較高、穩(wěn)定性好、成本低廉的要求采用進(jìn)風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)、導(dǎo)風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)，風(fēng)速測量機(jī)構(gòu)位于殼體內(nèi)，因此，可以避免轉(zhuǎn)軸(支撐桿)結(jié)冰等現(xiàn)象。在導(dǎo)風(fēng)筒內(nèi)壁開設(shè)導(dǎo)風(fēng)槽，一方面可以進(jìn)行導(dǎo)風(fēng)，另一方面還可以防止戶外垃圾(比如雜草、樹葉等)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)葉片，造成堵塞，影響測量精度。在出風(fēng)筒開設(shè)螺旋狀的導(dǎo)風(fēng)槽，便于風(fēng)的導(dǎo)出以及流經(jīng)本申請所述風(fēng)速風(fēng)向儀的風(fēng)流量測定。
【附圖說明】
[0015]圖1:本發(fā)明的風(fēng)速風(fēng)向儀的側(cè)視剖視圖。
[0016]圖2:本發(fā)明的風(fēng)速風(fēng)向儀的俯視圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]一種風(fēng)速風(fēng)向儀，包括風(fēng)速測量部分和信號處理部分，其中所述的風(fēng)速測量部分包括外殼和風(fēng)速測量機(jī)構(gòu)2 ;所述外殼由三個部分組成，分別為進(jìn)風(fēng)筒11、導(dǎo)風(fēng)筒12、出風(fēng)筒13 ;所述的進(jìn)風(fēng)筒11和出風(fēng)筒13均呈柱狀設(shè)置，所述的導(dǎo)風(fēng)筒12呈錐形設(shè)置；所述的導(dǎo)風(fēng)筒12包括上環(huán)形端面、下環(huán)形端面以及將上環(huán)形端面、下環(huán)形端面連接的中部錐形壁面，其中，上環(huán)形端面的內(nèi)徑大于下環(huán)形端面的內(nèi)徑，所述的進(jìn)風(fēng)筒11與上環(huán)形端面連接，且進(jìn)風(fēng)筒11的內(nèi)徑與上環(huán)形端面的內(nèi)徑一致；所述的出風(fēng)筒13與下環(huán)形端面連接，且出風(fēng)筒13的內(nèi)徑與下環(huán)形端面的內(nèi)徑一致；在出風(fēng)筒的出口部位設(shè)置有撐板14 ;所述的風(fēng)速測量機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)葉片22以及傳感器23 ;所述的旋轉(zhuǎn)葉片包括葉片根部以及環(huán)形均布在葉片根部四周的葉片本體；相鄰兩片的葉片本體之間存在進(jìn)風(fēng)縫隙21，每一片葉片本體上均安裝有一個傳感器23，所述的傳感器23為霍爾元件；所述的旋轉(zhuǎn)葉片22通過葉片根部套接在撐板14上的支撐桿3的外圍，旋轉(zhuǎn)葉片可以做相對于支撐桿3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；所述的信號處理部分，包括調(diào)理電路和運(yùn)算模塊，對霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘栠M(jìn)行調(diào)理和計算，得到風(fēng)速風(fēng)向。
[0019]在出風(fēng)筒的出口部位設(shè)置有撐板14。
[0020]在所述的中部錐形壁面上設(shè)置有若干引風(fēng)件121，所述的引風(fēng)件為沿著中部錐形壁面的內(nèi)壁軸向設(shè)置的切槽或者突筋，所述的切槽或者突筋傾斜設(shè)置，且各引風(fēng)件121在部錐形壁面上呈環(huán)形均布。
[0021]在所述的出風(fēng)筒的內(nèi)壁開設(shè)螺旋狀導(dǎo)風(fēng)槽131，便于風(fēng)從出風(fēng)筒中導(dǎo)出，以進(jìn)行出風(fēng)筒出口處風(fēng)流量的測定。
[0022]所述的葉片本體的數(shù)目為三片以上。
[0023]所述的葉片本體為四片，對應(yīng)于東南西北四個方向。
所述的支撐桿3為空心狀設(shè)置，霍爾元件通過信號傳輸線與信號處理部分連接，信號傳輸線經(jīng)過支撐桿3的內(nèi)腔進(jìn)行布線。
[0024]所述的調(diào)理電路包括運(yùn)算放大器和光耦芯片，將傳感器輸出的毫伏級電壓信號放大為MCU控制芯片可接受的信號，且實現(xiàn)電信號的線性隔離。
[0025]所述的運(yùn)算模塊由MCU芯片、電源、通信電路組成，首先對輸入的電信號進(jìn)行AD采樣，之后對各路數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量求和運(yùn)算，從而得到旋轉(zhuǎn)葉片22的轉(zhuǎn)速大小和方向，根據(jù)旋轉(zhuǎn)葉片22的轉(zhuǎn)速大小、方向與風(fēng)速風(fēng)向的對應(yīng)關(guān)系，求出風(fēng)速風(fēng)向，并可與上位機(jī)通信并進(jìn)行顯示。
[0026]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:包括風(fēng)速測量部分和信號處理部分，其中所述的風(fēng)速測量部分包括外殼和風(fēng)速測量機(jī)構(gòu)；所述的風(fēng)速測量機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)葉片以及傳感器；所述的旋轉(zhuǎn)葉片包括葉片根部以及環(huán)形均布在葉片根部四周的葉片本體；相鄰兩片的葉片本體之間存在進(jìn)風(fēng)縫隙，每一片葉片本體上均安裝有一個傳感器，所述的傳感器為霍爾元件；所述的旋轉(zhuǎn)葉片通過葉片根部套接在撐板上的支撐桿的外圍，旋轉(zhuǎn)葉片可以做相對于支撐桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；所述的信號處理部分，包括調(diào)理電路和運(yùn)算模塊，對霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘栠M(jìn)行調(diào)理和計算，得到風(fēng)速風(fēng)向。2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:所述外殼由三個部分組成，分別為進(jìn)風(fēng)筒、導(dǎo)風(fēng)筒、出風(fēng)筒；所述的進(jìn)風(fēng)筒和出風(fēng)筒均呈柱狀設(shè)置，所述的導(dǎo)風(fēng)筒呈錐形設(shè)置；所述的導(dǎo)風(fēng)筒包括上環(huán)形端面、下環(huán)形端面以及將上環(huán)形端面、下環(huán)形端面連接的中部錐形壁面，其中，上環(huán)形端面的內(nèi)徑大于下環(huán)形端面的內(nèi)徑，所述的進(jìn)風(fēng)筒與上環(huán)形端面連接，且進(jìn)風(fēng)筒的內(nèi)徑與上環(huán)形端面的內(nèi)徑一致；所述的出風(fēng)筒與下環(huán)形端面連接，且出風(fēng)筒的內(nèi)徑與下環(huán)形端面的內(nèi)徑一致。3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:在出風(fēng)筒的出口部位設(shè)置有撐板。4.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:在所述的中部錐形壁面上設(shè)置有若干引風(fēng)件，所述的引風(fēng)件為沿著中部錐形壁面的內(nèi)壁軸向設(shè)置的切槽或者突筋，所述的切槽或者突筋傾斜設(shè)置，且各引風(fēng)件在部錐形壁面上呈環(huán)形均布。5.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:在所述的出風(fēng)筒的內(nèi)壁開設(shè)螺旋狀導(dǎo)風(fēng)槽，便于風(fēng)從出風(fēng)筒中導(dǎo)出，以進(jìn)行出風(fēng)筒出口處風(fēng)流量的測定。6.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:所述的葉片本體的數(shù)目為三片以上。7.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:所述的葉片本體為四片，對應(yīng)于東南西北四個方向。8.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:所述的支撐桿為空心狀設(shè)置，霍爾元件通過信號傳輸線與信號處理部分連接，信號傳輸線經(jīng)過支撐桿的內(nèi)腔進(jìn)行布線。9.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:所述的調(diào)理電路包括運(yùn)算放大器和光耦芯片，將傳感器輸出的毫伏級電壓信號放大為MCU控制芯片可接受的信號，且實現(xiàn)電信號的線性隔離。10.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:所述的運(yùn)算模塊由MCU芯片、電源、通信電路組成，首先對輸入的電信號進(jìn)行AD采樣，之后對各路數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量求和運(yùn)算，從而得到旋轉(zhuǎn)葉片的轉(zhuǎn)速大小和方向，根據(jù)旋轉(zhuǎn)葉片的轉(zhuǎn)速大小、方向與風(fēng)速風(fēng)向的對應(yīng)關(guān)系，求出風(fēng)速風(fēng)向，并可與上位機(jī)通信并進(jìn)行顯示。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風(fēng)速風(fēng)向儀，包括風(fēng)速測量部分和信號處理部分，其中所述的風(fēng)速測量部分包括外殼和風(fēng)速測量機(jī)構(gòu)；所述外殼由三個部分組成，分別為進(jìn)風(fēng)筒、導(dǎo)風(fēng)筒、出風(fēng)筒；所述的風(fēng)速測量機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)葉片以及傳感器；所述的旋轉(zhuǎn)葉片包括葉片根部以及環(huán)形均布在葉片根部四周的葉片本體；相鄰兩片的葉片本體之間存在進(jìn)風(fēng)縫隙，每一片葉片本體上均安裝有一個傳感器，所述的傳感器為霍爾元件；所述的旋轉(zhuǎn)葉片通過葉片根部套接在撐板上的支撐桿的外圍，旋轉(zhuǎn)葉片可以做相對于支撐桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；所述的信號處理部分，包括調(diào)理電路和運(yùn)算模塊，對霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘栠M(jìn)行調(diào)理和計算，得到風(fēng)速風(fēng)向。
【IPC分類】G01P5/06
【公開號】CN104950132
【申請?zhí)枴緾N201510355913
【發(fā)明人】彭琴, 李鳳英, 楊孟
【申請人】南京信息工程大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月25日