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(cè)量技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛:如在氣象領(lǐng)域，為臺(tái)風(fēng)的監(jiān)測(cè)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(jì)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(cè)風(fēng)技術(shù)具有重要的作用。
[0003]在大氣污染測(cè)定中，為測(cè)定局部的大氣流動(dòng)，通常使用風(fēng)向風(fēng)速儀來(lái)測(cè)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(jì)，它由3個(gè)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(gè)方向。整個(gè)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(shí)常需要進(jìn)行除雪或除冰，維修上也比較費(fèi)工夫等問(wèn)題點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)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(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
[0006]包括風(fēng)速測(cè)量部分和信號(hào)處理部分，其中所述的風(fēng)速測(cè)量部分包括外殼和風(fēng)速測(cè)量機(jī)構(gòu)；所述外殼由三個(gè)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(cè)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(gè)傳感器，所述的傳感器為霍爾元件；所述的旋轉(zhuǎn)葉片通過(guò)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(duì)于支撐桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述的信號(hào)處理部分，包括調(diào)理電路和運(yùn)算模塊，對(duì)霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘?hào)進(jìn)行調(diào)理和計(jì)算，得到風(fēng)速風(fēng)向。
[0007]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(cè)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。
[0008]在出風(fēng)筒的出口部位設(shè)置有撐板。
[0009]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。
[0010]在所述的出風(fēng)筒的內(nèi)壁開(kāi)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(cè)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(shù)葉等)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)葉片，造成堵塞，影響測(cè)量精度。
[0011]所述的葉片本體的數(shù)目為三片以上。
[0012]所述的葉片本體為四片，對(duì)應(yīng)于東南西北四個(gè)方向。
[0013]所述的支撐桿為空心狀設(shè)置，霍爾元件通過(guò)信號(hào)傳輸線與信號(hào)處理部分連接，信號(hào)傳輸線經(jīng)過(guò)支撐桿的內(nèi)腔進(jìn)行布線。
[0014]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(jí)電壓信號(hào)放大為MCU控制芯片可接受的信號(hào)，且實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的線性隔離。
[0015]所述的運(yùn)算模塊由MCU芯片、電源、通信電路組成，首先對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行AD采樣，之后對(duì)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(duì)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ο
[0016]有益效果:
[0017]本發(fā)明通過(guò)風(fēng)速風(fēng)向與轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速之間所存在的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以計(jì)算出風(fēng)速風(fēng)向。本申請(qǐng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)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(kāi)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(shù)葉等)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)葉片，造成堵塞，影響測(cè)量精度。在出風(fēng)筒開(kāi)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(qǐng)所述風(fēng)速風(fēng)向儀的風(fēng)流量測(cè)定。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1:本發(fā)明的風(fēng)速風(fēng)向儀的側(cè)視剖視圖。
[0019]圖2:本發(fā)明的風(fēng)速風(fēng)向儀的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]—種風(fēng)速風(fēng)向儀，包括風(fēng)速測(cè)量部分和信號(hào)處理部分，其中所述的風(fēng)速測(cè)量部分包括外殼和風(fēng)速測(cè)量機(jī)構(gòu)2 ;所述外殼由三個(gè)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(cè)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(gè)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(guò)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(duì)于支撐桿3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述的信號(hào)處理部分，包括調(diào)理電路和運(yùn)算模塊，對(duì)霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘?hào)進(jìn)行調(diào)理和計(jì)算，得到風(fēng)速風(fēng)向。
[0022]在出風(fēng)筒的出口部位設(shè)置有撐板14。
[0023]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。
[0024]在所述的出風(fēng)筒的內(nèi)壁開(kāi)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(cè)定。
[0025]所述的葉片本體的數(shù)目為三片以上。
[0026]所述的葉片本體為四片，對(duì)應(yīng)于東南西北四個(gè)方向。
[0027]所述的支撐桿3為空心狀設(shè)置，霍爾元件通過(guò)信號(hào)傳輸線與信號(hào)處理部分連接，信號(hào)傳輸線經(jīng)過(guò)支撐桿3的內(nèi)腔進(jìn)行布線。
[0028]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(jí)電壓信號(hào)放大為MCU控制芯片可接受的信號(hào)，且實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的線性隔離。
[0029]所述的運(yùn)算模塊由MCU芯片、電源、通信電路組成，首先對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行AD采樣，之后對(duì)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(duì)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。
[0030]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)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(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)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(xiàng)】
1.一種風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:包括風(fēng)速測(cè)量部分和信號(hào)處理部分，其中所述的風(fēng)速測(cè)量部分包括外殼和風(fēng)速測(cè)量機(jī)構(gòu)；所述的風(fēng)速測(cè)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(gè)傳感器，所述的傳感器為霍爾元件；所述的旋轉(zhuǎn)葉片通過(guò)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(duì)于支撐桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述的信號(hào)處理部分，包括調(diào)理電路和運(yùn)算模塊，對(duì)霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘?hào)進(jìn)行調(diào)理和計(jì)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(gè)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(kāi)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(cè)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(duì)應(yīng)于東南西北四個(gè)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(guò)信號(hào)傳輸線與信號(hào)處理部分連接，信號(hào)傳輸線經(jīng)過(guò)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(jí)電壓信號(hào)放大為MCU控制芯片可接受的信號(hào)，且實(shí)現(xiàn)電信號(hào)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(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行AD采樣，之后對(duì)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(duì)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】本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)速風(fēng)向儀，包括風(fēng)速測(cè)量部分和信號(hào)處理部分，其中所述的風(fēng)速測(cè)量部分包括外殼和風(fēng)速測(cè)量機(jī)構(gòu)；所述外殼由三個(gè)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(cè)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(gè)傳感器，所述的傳感器為霍爾元件；所述的旋轉(zhuǎn)葉片通過(guò)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(duì)于支撐桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述的信號(hào)處理部分，包括調(diào)理電路和運(yùn)算模塊，對(duì)霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘?hào)進(jìn)行調(diào)理和計(jì)算，得到風(fēng)速風(fēng)向。
【IPC分類】G01P5/06
【公開(kāi)號(hào)】CN204989222
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520440731
【發(fā)明人】彭琴, 李鳳英, 楊孟
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年6月25日