一種可測矢量風(fēng)速的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于聲學(xué)的電子測量風(fēng)速領(lǐng)域，是一種可測矢量風(fēng)速的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]地表的風(fēng)是復(fù)雜的，風(fēng)形成的直接原因是氣壓在水平方分部的不均勻引起的；風(fēng)受大氣環(huán)流、地形、水域等不同因素的綜合影響。
[0003]生活中我們的側(cè)風(fēng)裝置往往只有水平面二維的測量，測出來的矢量風(fēng)速不完全是實際風(fēng)速，因為水平方向上的風(fēng)速等效于實際風(fēng)速在水平面的風(fēng)速分量；面臨問題是我們要通過哪種有效的方法進(jìn)行實際風(fēng)速的測量；一般的轉(zhuǎn)杯式風(fēng)速計，螺旋槳式風(fēng)速計都只能測水平方向上的風(fēng)速，而且隨風(fēng)速變化，誤差也是動態(tài)的。
[0004]聲學(xué)上測風(fēng)速，由于超聲波具有抗干擾、方向性好的優(yōu)點，選擇發(fā)射的聲波頻率多在超聲波段，可以利用聲波在空氣中傳播特性，聲波在流動空氣中傳播會產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，根據(jù)這一效應(yīng)我們可以實現(xiàn)低功耗的測量裝置，測量大范圍的風(fēng)速。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的主要是通過測量三個兩兩相互垂直的方向上的風(fēng)速度值，然后合成實際的矢量風(fēng)速，提高精度與測量范圍的測風(fēng)速裝置。
[0006]本實用新型是一種可測矢量風(fēng)速的裝置，其結(jié)構(gòu)包括底座、橫軸舵機(jī)、縱軸舵機(jī)、超聲波脈沖發(fā)生器、超聲波接收器、水平轉(zhuǎn)軸、垂直轉(zhuǎn)軸、顯示屏；橫軸舵機(jī)通過水平轉(zhuǎn)軸連接縱軸舵機(jī)；縱軸舵機(jī)通過垂直轉(zhuǎn)軸連接超聲波脈沖發(fā)生器和超聲波接收器；顯示屏安裝在底座的側(cè)面。
[0007]其中的聲波測矢量風(fēng)速裝置的內(nèi)部電路系統(tǒng)由處理器MCU、超聲波發(fā)生器、超聲波接收器、縱軸舵機(jī)、溫度傳感器、鋰電池電源管理電路、顯示屏和橫軸舵機(jī)組成；鋰電池電源管理電路的直流DC電源輸出端連接著由處理器MCU、超聲波發(fā)生器、超聲波接收器、縱軸舵機(jī)、溫度傳感器、顯示屏和橫軸舵機(jī)；超聲波發(fā)生器的信號輸入端連接著處理器MCU的1輸出引腳；超聲波接收器的信號輸出引腳連接著處理器MCU的1輸入引腳；縱軸舵機(jī)和橫軸舵機(jī)的信號線分別連接到處理器MCU的兩個PWM信號輸出引腳；顯示屏的接口連接到處理器MCU的輸出1 口 ；溫度傳感器的數(shù)字引腳連接到處理器MCU的1引腳上。測風(fēng)速，超聲波測速裝置通過超聲波發(fā)生器的脈沖聲波到超聲波接收器時的脈沖到達(dá)時的相位差，與靜態(tài)空氣下的相位差的差值，根據(jù)多普勒效應(yīng)得到相對空氣流速，即風(fēng)速。
[0008]顯示風(fēng)速，IXD顯示屏，速度值的數(shù)字顯示，以及根據(jù)速度的高低顯示在UI圖形化的IXD顯示屏界面上。
[0009]測風(fēng)速裝置的角度，通過縱軸舵機(jī)改變機(jī)械結(jié)構(gòu)位置，從而改變測風(fēng)裝置的側(cè)風(fēng)方向，有水平和垂直向下兩個狀態(tài)；橫軸舵機(jī)通過帶動水平轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，從而改變測風(fēng)裝置的水平面上的側(cè)風(fēng)方向，兩個方向互相垂直。
[0010]溫度數(shù)據(jù)的采集，溫度傳感器，單引腳接收指令與輸出溫度數(shù)據(jù)，由處理器MCU定時采集，采集完溫度信息后溫度傳感器進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下次處理器MCU定時喚醒，采集溫度值。
[0011]超聲波發(fā)生器是由超聲波振動器和信號放大電路構(gòu)成；超聲波接收器是通過微弱信號放大電路和超聲波接收器組成，超聲波發(fā)生器的輸出端通過空氣直接對準(zhǔn)超聲波接收器。
[0012]矢量風(fēng)速的計算，處理器MCU根據(jù)三個方向上的速度值，進(jìn)行矢量合成實際的矢量風(fēng)速。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，采用本實用新型所述的設(shè)計方案，可以達(dá)到以下技術(shù)效果:可以測量實際的矢量風(fēng)速，并且提高精度與測量范圍。
【附圖說明】
[0014]附圖給出該種可測矢量風(fēng)速的裝置示意圖:
[0015]圖1是本實用新型一種可測矢量風(fēng)速的裝置示意圖；
[0016]圖2是本實用新型一種可測矢量風(fēng)速的裝置的內(nèi)部電路圖；
[0017]附圖1標(biāo)記說明:1、底座；2、橫軸舵機(jī)；3、縱軸舵機(jī)；4、超聲波脈沖發(fā)生器；5、超聲波接收器；6、水平轉(zhuǎn)軸；7、垂直轉(zhuǎn)軸；8、顯示屏；
[0018]附圖2標(biāo)記說明:9、處理器MCU ;10、超聲波發(fā)生器；11、超聲波接收器；12、縱軸舵機(jī)；13、溫度傳感器；14、鋰電池電源管理電路；15、顯示屏；16、橫軸舵機(jī)。
【具體實施方式】
[0019]實施例1:
[0020]如圖1是本實用新型一種可測矢量風(fēng)速的裝置，其結(jié)構(gòu)包括底座1、橫軸舵機(jī)2、縱軸舵機(jī)3、超聲波脈沖發(fā)生器4、超聲波接收器5、水平轉(zhuǎn)軸6、垂直轉(zhuǎn)軸7、顯示屏8 ;橫軸舵機(jī)2通過水平轉(zhuǎn)軸6連接縱軸舵機(jī)3 ;縱軸舵機(jī)3通過垂直轉(zhuǎn)軸7連接超聲波脈沖發(fā)生器4和超聲波接收器5 ;顯示屏8安裝在底座I的側(cè)面。
[0021]其中的聲波測矢量風(fēng)速裝置的內(nèi)部電路系統(tǒng)由處理器MCU9、超聲波發(fā)生器10、超聲波接收器11、縱軸舵機(jī)12、溫度傳感器13、鋰電池電源管理電路14、顯示屏15和橫軸舵機(jī)16組成；鋰電池電源管理電路14的直流DC電源輸出端連接著由處理器MCU9、超聲波發(fā)生器10、超聲波接收器11、縱軸舵機(jī)12、溫度傳感器13、顯示屏15和橫軸舵機(jī)16 ;超聲波發(fā)生器10的信號輸入端連接著處理器MCU9的1輸出引腳；超聲波接收器11的信號輸出引腳連接著處理器MCU9的1輸入引腳；縱軸舵機(jī)12和橫軸舵機(jī)16的信號線分別連接到處理器MCU9的兩個PWM信號輸出引腳；顯示屏8的接口連接到處理器MCU的輸出1 口 ；溫度傳感器13的數(shù)字引腳連接到處理器MCU9的1引腳上。
[0022]實施例2:
[0023]測風(fēng)速裝置的角度，通過縱軸舵機(jī)12改變機(jī)械結(jié)構(gòu)位置，從而改變測風(fēng)裝置的側(cè)風(fēng)方向，有水平和垂直向下兩個狀態(tài)；橫軸舵機(jī)16通過帶動水平轉(zhuǎn)軸6的旋轉(zhuǎn)，從而改變測風(fēng)裝置的水平面上的側(cè)風(fēng)方向，兩個方向互相垂直。
[0024]實施例3:
[0025]有一對超聲波發(fā)生器10和超聲波接收器11，超聲波發(fā)生器10的輸出端通過空氣直接對準(zhǔn)超聲波接收器11。超聲波發(fā)生器10是由超聲波振動器和信號放大電路構(gòu)成；超聲波接收器11是通過微弱信號放大電路和超聲波接收器組成。
[0026]實施例4:
[0027]溫度傳感器13，單引腳接收指令與輸出溫度數(shù)據(jù)，由處理器MCU9定時采集，采集完溫度信息后溫度傳感器13進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下次處理器MCU9定時喚醒，采集溫度值。
[0028]實施例5:
[0029]處理器MCU9根據(jù)三個方向上的速度值，進(jìn)行矢量合成實際的矢量風(fēng)速。
[0030]以上例舉僅僅是對本實用新型的舉例說明，并不構(gòu)成對本實用新型的保護(hù)范圍的限制，凡是與本實用新型相同或相似的設(shè)計均屬于本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種可測矢量風(fēng)速的裝置，其結(jié)構(gòu)包括底座(I)、橫軸舵機(jī)(2)、縱軸舵機(jī)(3)、超聲波脈沖發(fā)生器(4)、超聲波接收器(5)、水平轉(zhuǎn)軸(6)、垂直轉(zhuǎn)軸(7)、顯示屏(8);橫軸舵機(jī)(2 )通過水平轉(zhuǎn)軸(6 )連接縱軸舵機(jī)(3 );縱軸舵機(jī)(3 )通過垂直轉(zhuǎn)軸(7 )連接超聲波脈沖發(fā)生器(4 )和超聲波接收器(5 );顯示屏(8 )安裝在底座(I)的側(cè)面； 其中的聲波測矢量風(fēng)速裝置的內(nèi)部電路系統(tǒng)由處理器MCU (9)、超聲波發(fā)生器(10)、超聲波接收器(11)、縱軸舵機(jī)(12)、溫度傳感器(13)、鋰電池電源管理電路(14)、顯示屏(15)和橫軸舵機(jī)(16)組成；鋰電池電源管理電路(14)的直流DC電源輸出端連接著由處理器MCU (9)、超聲波發(fā)生器(10)、超聲波接收器(11)、縱軸舵機(jī)(12)、溫度傳感器(13)、顯示屏(15)和橫軸舵機(jī)(16);超聲波發(fā)生器(10)的信號輸入端連接著處理器MCU (9)的1輸出引腳；超聲波接收器(11)的信號輸出引腳連接著處理器MCU (9)的1輸入引腳；縱軸舵機(jī)(12)和橫軸舵機(jī)(16)的信號線分別連接到處理器MCU (9)的兩個PWM信號輸出引腳；顯示屏(8)的接口連接到處理器MCU的輸出1 口 ；溫度傳感器(13)的數(shù)字引腳連接到處理器MCU (9)的1引腳上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可測矢量風(fēng)速的裝置，其特征在于:測風(fēng)速裝置的角度，通過縱軸舵機(jī)(12)改變機(jī)械結(jié)構(gòu)位置，從而改變測風(fēng)裝置的側(cè)風(fēng)方向，有水平和垂直向下兩個狀態(tài)；橫軸舵機(jī)(16)通過帶動水平轉(zhuǎn)軸(6)的旋轉(zhuǎn)，從而改變測風(fēng)裝置的水平面上的側(cè)風(fēng)方向，兩個方向互相垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可測矢量風(fēng)速的裝置，其特征在于:有一對超聲波發(fā)生器(10)和超聲波接收器(11)，超聲波發(fā)生器(10)的輸出端通過空氣直接對準(zhǔn)超聲波接收器(11)0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可測矢量風(fēng)速的裝置，其特征在于:溫度傳感器(13)，單引腳接收指令與輸出溫度數(shù)據(jù)，由處理器MCU (9)定時采集，采集完溫度信息后溫度傳感器(13)進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下次處理器MCU (9)定時喚醒，采集溫度值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可測矢量風(fēng)速的裝置，其特征在于:處理器MCU(9)根據(jù)三個方向上的速度值，進(jìn)行矢量合成實際的矢量風(fēng)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可測矢量風(fēng)速的裝置，其特征在于:超聲波發(fā)生器(10)是由超聲波振動器和信號放大電路構(gòu)成；超聲波接收器(11)是通過微弱信號放大電路和超聲波接收器組成。
【專利摘要】本實用新型提供一種可測矢量風(fēng)速的裝置，其結(jié)構(gòu)包括底座（1）、橫軸舵機(jī)（2）、縱軸舵機(jī)（3）、超聲波脈沖發(fā)生器（4）、超聲波接收器（5）、水平轉(zhuǎn)軸（6）、垂直轉(zhuǎn)軸（7）、顯示屏（8）；其中的聲波測矢量風(fēng)速裝置的內(nèi)部電路系統(tǒng)由處理器MCU（9）、超聲波發(fā)生器（10）、超聲波接收器（11）、縱軸舵機(jī)（12）、溫度傳感器（13）、鋰電池電源管理電路（14）、顯示屏（15）和橫軸舵機(jī)（16）組成；參照不同溫度下聲波在空氣中的速度，聲波在流動空氣中的會有多普勒效應(yīng)，測量得到三軸方向的風(fēng)速，并合成矢量風(fēng)速的速度值與方向。本裝置可以實現(xiàn)：可測量多方位風(fēng)速，測量范圍廣等特點。
【IPC分類】G01P5-24
【公開號】CN204359815
【申請?zhí)枴緾N201420781553
【發(fā)明人】林培煥
【申請人】西安丁子電子信息科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2014年12月12日