專(zhuān)利名稱(chēng)：全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)速風(fēng)向傳感器，尤其涉及一種全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器。
背景技術(shù)：
在氣象觀測(cè)上，對(duì)于風(fēng)速風(fēng)向的測(cè)量，目前仍廣泛應(yīng)用傳統(tǒng)的風(fēng)杯與風(fēng)向標(biāo)。對(duì)于風(fēng)速的測(cè)量，其基本原理是風(fēng)杯或槳葉的旋轉(zhuǎn)速度與風(fēng)速成一定的比例，通過(guò)將風(fēng)杯和槳葉的旋轉(zhuǎn)速度通過(guò)開(kāi)關(guān)(光或電的形式)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)測(cè)電信號(hào)變化頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)速的測(cè)量。而對(duì)于風(fēng)向的測(cè)量，則采用風(fēng)向標(biāo)，其通常由水平指向桿、尾翼和旋轉(zhuǎn)軸組成，在風(fēng)的作用下，尾翼產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩使風(fēng)向標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)，使指向桿指示風(fēng)向，再通過(guò)多組光或電開(kāi)關(guān)的編碼形式，實(shí)現(xiàn)風(fēng)向測(cè)量。目前也有各種新型的風(fēng)速風(fēng)向傳感器出現(xiàn)，例如電熱式風(fēng)速儀、超聲式風(fēng)速儀和壓差式風(fēng)速儀等。然而，無(wú)論是傳統(tǒng)的風(fēng)杯與風(fēng)向標(biāo)還是上述的各種新型的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其均具有金屬導(dǎo)線。而隨著計(jì)算機(jī)的普及，氣象數(shù)據(jù)的檢測(cè)要實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，需要電子傳感的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，自動(dòng)進(jìn)行氣象觀測(cè)和資料收集、傳輸，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)氣象站，做到無(wú)人值守，如何提高電子化系統(tǒng)的抗雷擊性能也是設(shè)計(jì)者需要考慮的重要問(wèn)題之一。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，以提高風(fēng)速風(fēng)向傳感器的抗雷擊性能。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，包括:風(fēng)向碼盤(pán)，其包括可自由旋轉(zhuǎn)的圓筒體，所述圓筒體的頂部中心固定安裝有第一豎直連桿，所述第一豎直連桿上固定安裝有風(fēng)向標(biāo)，所述圓筒體的底部固定安裝有第一水平圓盤(pán)體，所述第一水平圓盤(pán)體的邊緣上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)沿其中心點(diǎn)環(huán)形均勻分布的出光孔，所述第一水平圓盤(pán)體中心開(kāi)有入光孔，每個(gè)所述出光孔位于一個(gè)相對(duì)于所述第一水平圓盤(pán)體中心的地理方位上，所述圓筒體內(nèi)設(shè)有多通道WDM器件，每個(gè)所述出光孔內(nèi)安裝有所述多通道WDM器件的一個(gè)出射光纖端，每個(gè)所述出射光纖端的出射光對(duì)應(yīng)于一個(gè)不同的波長(zhǎng)，所述風(fēng)向標(biāo)固定指向其中一個(gè)所述出射光纖端所在的地理方位，所述入光孔內(nèi)安裝有所述多通道WDM器件的入射光纖端；所述第一水平圓盤(pán)體中心點(diǎn)的下方在與所述入射光纖端對(duì)應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第一光纖準(zhǔn)直器，所述第一水平圓盤(pán)體的下方在與所述出射光纖端的環(huán)形運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第二光纖準(zhǔn)直器；第一 Y型光纖耦合器，用于將寬帶光源發(fā)射出的傳輸光分成兩路；其中，所述第一光纖準(zhǔn)直器，用于接收所述第一 Y型光纖耦合器輸出的其中一路傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向所述入射光纖端；所述多通道WDM器件,用于將所述入射光纖端接收到的準(zhǔn)直光分路成多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，然后將每個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)對(duì)應(yīng)發(fā)送至一個(gè)所述出射光纖端輸出；所述第二光纖準(zhǔn)直器，用于接收所述不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在穿過(guò)運(yùn)動(dòng)中的所述出射光纖端而形成的透射光并將其耦合成傳輸光輸出；[0009]WDM波分復(fù)用器，用于接收所述第二光纖準(zhǔn)直器輸出的傳輸光轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的位置方位編碼；風(fēng)速碼盤(pán)，其包括可自由旋轉(zhuǎn)的第二水平圓盤(pán)體，所述第二水平圓盤(pán)體的中心固定安裝有第二豎直連桿，所述第二豎直連桿上固定安裝有風(fēng)杯，所述第二水平圓盤(pán)體的下表面上設(shè)有若干個(gè)反光區(qū)，所述若干個(gè)反光區(qū)沿所述第二水平圓盤(pán)體的中心等間隔均勻分布；所述第二水平圓盤(pán)體的下方在與所述反光區(qū)的環(huán)形運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第三光纖準(zhǔn)直器；第二 Y型光纖耦合器，用于接收所述第一 Y型光纖耦合器輸出的另一路傳輸光并將其轉(zhuǎn)發(fā)輸出；其中，所述第三光纖準(zhǔn)直器，用于接收所述第二 Y型光纖耦合器輸出的傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向所述反光區(qū)，接收所述反光區(qū)在運(yùn)動(dòng)中反射回來(lái)的光反射脈沖并將其反向輸出至所述第二 Y型光纖耦合器，經(jīng)由所述第二 Y型光纖耦合器輸出。本實(shí)用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器包括風(fēng)向碼盤(pán)、第一 Y型光纖耦合器、WDM波分復(fù)用器、風(fēng)速碼盤(pán)和第二 Y型光纖耦合器。風(fēng)向碼盤(pán)能將當(dāng)前風(fēng)向轉(zhuǎn)換成光信號(hào)再經(jīng)WDM波分復(fù)用器處理后生成對(duì)應(yīng)的位置方位編碼輸出，供后續(xù)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備處理，同樣，風(fēng)速碼盤(pán)能將當(dāng)前風(fēng)速轉(zhuǎn)換成光反射脈沖再通過(guò)第二 Y型光纖耦合器處理后輸出，供后續(xù)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備處理。由于本實(shí)用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器是全光路處理，且輸出的是光信號(hào)而非電信號(hào)，因而其不會(huì)被雷擊干擾，具有較強(qiáng)的抗雷擊性能。

圖1為本實(shí)用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器中風(fēng)速碼盤(pán)的結(jié)構(gòu)俯視圖(去除風(fēng)杯)；圖3為本實(shí)用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器中第一水平圓盤(pán)體的結(jié)構(gòu)俯視圖(去除風(fēng)向標(biāo))。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述:參考圖1所示，本實(shí)施例的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器包括風(fēng)向碼盤(pán)、WDM波分復(fù)用器
4、第一 Y型光纖耦合器5和第二 Y型光纖耦合器6等。結(jié)合圖3所示，風(fēng)向碼盤(pán)包括可自由旋轉(zhuǎn)的圓筒體101，圓筒體101的頂部中心固定安裝有第一豎直連桿102，第一豎直連桿102上固定安裝有風(fēng)向標(biāo)103，圓筒體101的底部固定安裝有第一水平圓盤(pán)體104，第一水平圓盤(pán)體104的邊緣上開(kāi)設(shè)有十六個(gè)沿其中心點(diǎn)環(huán)形均勻分布的出光孔105(當(dāng)精度要求不高時(shí)，為降低成本也可開(kāi)設(shè)位八個(gè)沿其中心點(diǎn)環(huán)形均勻分布的出光孔)，第一水平圓盤(pán)體104中心開(kāi)有入光孔106，每個(gè)出光孔105位于一個(gè)相對(duì)于第一水平圓盤(pán)體104中心的地理方位上，圓筒體101設(shè)有十六通道WDM器件，每個(gè)出光孔105內(nèi)安裝有十六通道WDM器件的一個(gè)出射光纖端107，每個(gè)出射光纖端107的出射光對(duì)應(yīng)于一個(gè)不同的波長(zhǎng)，風(fēng)向標(biāo)103固定指向其中一個(gè)出射光纖端107所在的地理方位，入光孔106內(nèi)安裝有十六通道WDM器件的入射光纖端108 ;第一水平圓盤(pán)體104中心點(diǎn)的下方在與入射光纖端108對(duì)應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第一光纖準(zhǔn)直器109，第一水平圓盤(pán)體104的下方在與出射光纖端107的環(huán)形運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第二光纖準(zhǔn)直器110。其中,第一 Y型光纖稱(chēng)合器5用于將寬帶光源發(fā)射出的傳輸光分成兩路。第一光纖準(zhǔn)直器109用于接收第一 Y型光纖耦合器5輸出的其中一路傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向入射光纖端108。十六通道WDM器件用于將入射光纖端108接收到的準(zhǔn)直光分路成十六個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，然后將每個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)對(duì)應(yīng)發(fā)送至一個(gè)出射光纖端107輸出。第二光纖準(zhǔn)直器Iio用于接收不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在穿過(guò)運(yùn)動(dòng)中的出射光纖端107而形成的透射光并將其稱(chēng)合成傳輸光輸出。WDM波分復(fù)用器4用于接收第二光纖準(zhǔn)直器110輸出的傳輸光轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的位置方位編碼。此外，為了能更有效的檢測(cè)，第二光纖準(zhǔn)直器110設(shè)為兩個(gè)，同時(shí)接收光，且兩個(gè)第二光纖準(zhǔn)直器110之間的距離等于光纖準(zhǔn)直器的半個(gè)直徑，并且要求相鄰兩個(gè)出射光纖端107之間的距離等于一個(gè)光纖準(zhǔn)直器的直徑，而通過(guò)檢測(cè)相鄰兩側(cè)輸出的光信號(hào)還可以預(yù)判風(fēng)向變化和擺動(dòng)。為了節(jié)省成本，最好有一個(gè)可用于將兩個(gè)第二光纖準(zhǔn)直器110的進(jìn)行合路后發(fā)送至WDM波分復(fù)用器4的設(shè)備，例如1X2光纖率禹合器3。結(jié)合圖2所示，風(fēng)速碼盤(pán)包括可自由旋轉(zhuǎn)的第二水平圓盤(pán)體201，第二水平圓盤(pán)體201的中心固定安裝有第二豎直連桿203，第二豎直連桿203上固定安裝有風(fēng)杯204，第二水平圓盤(pán)體201的下表面上設(shè)有十六個(gè)反光區(qū)202，這些反光區(qū)202沿第二水平圓盤(pán)體201的中心等間隔均勻分布。第二水平圓盤(pán)體201的下方在與反光區(qū)202的環(huán)形運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第三光纖準(zhǔn)直器205。其中，第二 Y型光纖耦合器6用于接收所述第一 Y型光纖耦合器5輸出的另一路傳輸光并將其轉(zhuǎn)發(fā)輸出。第三光纖準(zhǔn)直器205用于接收第二Y型光纖耦合器6輸出的傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向反光區(qū)202，接收反光區(qū)202在運(yùn)動(dòng)中反射回來(lái)的光反射脈沖并將其反向輸出至第二 Y型光纖耦合器6，經(jīng)由第二 Y型光纖率禹合器6輸出。以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，無(wú)論采用CWDM或DWDM器件，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于，包括: 風(fēng)向碼盤(pán)，其包括可自由旋轉(zhuǎn)的圓筒體(101)，所述圓筒體(101)的頂部中心固定安裝有第一豎直連桿(102)，所述第一豎直連桿(102)上固定安裝有風(fēng)向標(biāo)(103)，所述圓筒體(101)的底部固定安裝有第一水平圓盤(pán)體(104)，所述第一水平圓盤(pán)體(104)的邊緣上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)沿其中心點(diǎn)環(huán)形均勻分布的出光孔(105)，所述第一水平圓盤(pán)體(104)中心開(kāi)有入光孔(106)，每個(gè)所述出光孔(105)位于一個(gè)相對(duì)于所述第一水平圓盤(pán)體(104)中心的地理方位上，所述圓筒體(101)內(nèi)設(shè)有多通道WDM器件，每個(gè)所述出光孔(105)內(nèi)安裝有所述多通道WDM器件的一個(gè)出射光纖端(107)，每個(gè)所述出射光纖端(107)的出射光對(duì)應(yīng)于一個(gè)不同的波長(zhǎng)，所述風(fēng)向標(biāo)(103)固定指向其中一個(gè)所述出射光纖端(107)所在的地理方位，所述入光孔(106)內(nèi)安裝有所述多通道WDM器件的入射光纖端(108);所述第一水平圓盤(pán)體(104)中心點(diǎn)的下方在與所述入射光纖端(108)對(duì)應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第一光纖準(zhǔn)直器(109)，所述第一水平圓盤(pán)體(104)的下方在與所述出射光纖端(107)的環(huán)形運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第二光纖準(zhǔn)直器(110)； 第一 Y型光纖稱(chēng)合器(5),用于將寬帶光源發(fā)射出的傳輸光分成兩路； 其中，所述第一光纖準(zhǔn)直器(109)，用于接收所述第一 Y型光纖耦合器(5)輸出的其中一路傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向所述入射光纖端(108);所述多通道WDM器件,用于將所述入射光纖端(108)接收到的準(zhǔn)直光分路成多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)，然后將每個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)對(duì)應(yīng)發(fā)送至一個(gè)所述出射光纖端(107)輸出；所述第二光纖準(zhǔn)直器(110),用于接收所述不同波長(zhǎng)的光信號(hào)在穿過(guò)運(yùn)動(dòng)中的所述出射光纖端(107)而形成的透射光并將其I禹合成傳輸光輸出； WDM波分復(fù)用器(4)，用于接收所述第二光纖準(zhǔn)直器(110)輸出的傳輸光轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的位置方位編碼； 風(fēng)速碼盤(pán)，其包括可自由旋轉(zhuǎn)的第二水平圓盤(pán)體(201)，所述第二水平圓盤(pán)體(201)的中心固定安裝有第二豎直連桿(203)，所述第二豎直連桿(203)上固定安裝有風(fēng)杯(204)，所述第二水平圓盤(pán)體(201)的下表面上設(shè)有若干個(gè)反光區(qū)(202)，所述若干個(gè)反光區(qū)(202)沿所述第二水平圓盤(pán)體(201)的中心等間隔均勻分布；所述第二水平圓盤(pán)體(201)的下方在與所述反光區(qū)(202)的環(huán)形運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第三光纖準(zhǔn)直器(205)； 第二 Y型光纖耦合器(6)，用于接收所述第一 Y型光纖耦合器(5)輸出的另一路傳輸光并將其轉(zhuǎn)發(fā)輸出； 其中，所述第三光纖準(zhǔn)直器(205)，用于接收所述第二 Y型光纖耦合器(6)輸出的傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向所述反光區(qū)(202)，接收所述反光區(qū)(202)在運(yùn)動(dòng)中反射回來(lái)的光反射脈沖并將其反向輸出至所述第二 Y型光纖耦合器(6)，經(jīng)由所述第二 Y型光纖率禹合器(6)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于，所述第二光纖準(zhǔn)直器(110)為兩個(gè)，同時(shí)接收光， 且兩個(gè)所述第二光纖準(zhǔn)直器(110)之間的距離等于光纖準(zhǔn)直器的半個(gè)直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于，還包括: 1X2光纖耦合器(3)，其用于將兩個(gè)所述第二光纖準(zhǔn)直器(110)的進(jìn)行合路后發(fā)送至所述WDM波分復(fù)用器(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于，相鄰兩個(gè)出射光纖端(107)之間的距離等于一個(gè)光纖準(zhǔn)直器的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于，所述多通道WDM器件為八通道WDM器件，所述出射光纖端(107)為八個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器， 其特征在于，所述多通道WDM器件為十六通道WDM器件，所述出射光纖端(107)為十六個(gè)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其包括風(fēng)向碼盤(pán)、第一Y型光纖耦合器、WDM波分復(fù)用器、風(fēng)速碼盤(pán)和第二Y型光纖耦合器。風(fēng)向碼盤(pán)能將當(dāng)前風(fēng)向轉(zhuǎn)換成光信號(hào)再經(jīng)WDM波分復(fù)用器處理后生成對(duì)應(yīng)的位置方位編碼輸出，供后續(xù)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備處理，同樣，風(fēng)速碼盤(pán)能將當(dāng)前風(fēng)速轉(zhuǎn)換成光反射脈沖再通過(guò)第二Y型光纖耦合器處理后輸出，供后續(xù)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備處理。由于本實(shí)用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器是全光路處理，且輸出的是光信號(hào)而非電信號(hào)，因而其不會(huì)被雷擊干擾，具有較強(qiáng)的抗雷擊性能。
文檔編號(hào)G01P5/26GK203011941SQ201220724150
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者王大文 申請(qǐng)人:王大文