專利名稱：三維風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合在野外環(huán)境、室內(nèi)或動(dòng)力系統(tǒng)中進(jìn)行風(fēng)速測(cè)試的風(fēng)速測(cè)量系統(tǒng)，特別涉及一種三維風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法。。
背景技術(shù)：
風(fēng)是重要的氣象要素，風(fēng)速測(cè)量在風(fēng)能利用、氣象工程、軍事、航空航天等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。常規(guī)的風(fēng)速測(cè)試儀器主要應(yīng)用于平面風(fēng)的測(cè)試，而在特殊環(huán)境監(jiān)測(cè)和動(dòng)力工程應(yīng)用中，往往需求測(cè)取三維風(fēng)速。目前，國內(nèi)外雖有能在外部環(huán)境測(cè)量三維風(fēng)速的裝置，但存在結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，體積大，測(cè)試精度容易受環(huán)境因素影響的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種三維風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法，解決了現(xiàn)有裝置存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，測(cè)試精度容易受環(huán)境因素影響的技術(shù)問題。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的:
一種三維風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，包括傳感器支架(I )，在傳感器支架(I)上分別設(shè)置有三維方向上的X向風(fēng)速傳感器(2)、Y向風(fēng)速傳感器(3)和Z向風(fēng)速傳感器(4)，在X向風(fēng)速傳感器(2)的反方向上設(shè)置有另一 X向風(fēng)速傳感器(8)，在Y向風(fēng)速傳感器(3)的反方向上設(shè)置有另一 Y向風(fēng)速傳感器(9)，在Z向風(fēng)速傳感器(4)的反方向上設(shè)置有另一 Z向風(fēng)速傳感器(10)，X向風(fēng)速傳感器(2)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與X向差壓計(jì)的輸入端連接，X向差壓計(jì)(5)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Y向風(fēng)速傳感器(3)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Y向差壓計(jì)(6)的輸入端連接，Y向差壓計(jì)(6)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Z向風(fēng)速傳感器(4)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Z向差壓計(jì)(7)的輸入端連接，Z向差壓計(jì)(7)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，另一 X向風(fēng)速傳感器(8)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與另一 X向差壓計(jì)(11)的輸入端連接，另一 X向差壓計(jì)(11)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14 )連接，另一 Y向風(fēng)速傳感器(9)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與另一 Y向差壓計(jì)(12)的輸入端連接，另一 Y向差壓計(jì)(12)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，另一 Z向風(fēng)速傳感器(10)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與另一 Z向差壓計(jì)(13)的輸入端連接,另一 Z向差壓計(jì)(13)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接。傳感器支架(I)是可移動(dòng)便攜式支架，所述的三維方向上的風(fēng)速傳感器均為梯形頭皮托管。一種三維風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量方法，包括以下步驟:
第一步、在傳感器支架(I)上分別安裝梯形頭的X向風(fēng)速傳感器(2)和另一梯形頭的X向風(fēng)速傳感器(8)，梯形頭的X向風(fēng)速傳感器(2)的測(cè)頭與另一梯形頭的X向風(fēng)速傳感器
(8)的測(cè)頭成180度反方向布置，在三維的Y向?qū)⑻菪晤^的Y向風(fēng)速傳感器(3)的測(cè)頭與另一梯形頭的Y向風(fēng)速傳感器(9)的測(cè)頭成180度反方向布置，在三維的Z向?qū)⑻菪晤^的Z向風(fēng)速傳感器(4)的測(cè)頭與另一梯形頭的Z向風(fēng)速傳感器(10)的測(cè)頭成180度反方向布置；第二步、X向風(fēng)速傳感器(2)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與X向差壓計(jì)
(5)的輸入端連接，X向差壓計(jì)(5)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Y向風(fēng)速傳感器(3)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Y向差壓計(jì)(6)的輸入端連接，Y向差壓計(jì)(6)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Z向風(fēng)速傳感器(4)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Z向差壓計(jì)(7)的輸入端連接，Z向差壓計(jì)(7)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接;
第三步、工業(yè)控制機(jī)(14)分別采集X向差壓計(jì)(5)中的差壓信號(hào)和另一 X向差壓計(jì)
(11)中的差壓信號(hào)，判斷兩者的大小，取其中的大者作為X向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)；工業(yè)控制機(jī)(14)分別采集Y向差壓計(jì)(6)中的差壓信號(hào)和另一 Y向差壓計(jì)(12)中的差壓信號(hào)，判斷兩者的大小，取其中的大者作為Y向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)；工業(yè)控制機(jī)(14)分別采集Z向差壓計(jì)(7)中的差壓信號(hào)和另一 Z向差壓計(jì)(13)中的差壓信號(hào)，判斷兩者的大小，取其中的大者作為Z向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)；
第四步、工業(yè)控制機(jī)(14)根據(jù)第三步確定的X向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)、Y向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)和Z向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)，分別計(jì)算出X向的風(fēng)速、Y向的風(fēng)速和Z向的風(fēng)速，然后將計(jì)算出的X向的風(fēng)速、Y向的風(fēng)速和Z向的風(fēng)速進(jìn)行矢量合成即得到三維空間的風(fēng)速和風(fēng)向。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、性價(jià)比高，特別適用于對(duì)野外環(huán)境、室內(nèi)及動(dòng)力系統(tǒng)中的三維風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行測(cè)試。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式一種三維風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，包括傳感器支架(I )，在傳感器支架(I)上分別設(shè)置有三維方向上的X向風(fēng)速傳感器(2)、γ向風(fēng)速傳感器(3)和Z向風(fēng)速傳感器(4)，在X向風(fēng)速傳感器(2)的反方向上設(shè)置有另一 X向風(fēng)速傳感器(8)，在Y向風(fēng)速傳感器(3)的反方向上設(shè)置有另一 Y向風(fēng)速傳感器(9),在Z向風(fēng)速傳感器(4)的反方向上設(shè)置有另一 Z向風(fēng)速傳感器(10)，X向風(fēng)速傳感器(2)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與X向差壓計(jì)(5)的輸入端連接，X向差壓計(jì)(5)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Y向風(fēng)速傳感器(3)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Y向差壓計(jì)(6)的輸入端連接，Y向差壓計(jì)(6)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Z向風(fēng)速傳感器(4)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Z向差壓計(jì)(7)的輸入端連接，Z向差壓計(jì)(7)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)
(14)連接，另一 X向風(fēng)速傳感器(8)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與另一 X向差壓計(jì)(11)的輸入端連接，另一 X向差壓計(jì)(11)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，另一Y向風(fēng)速傳感器(9)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與另一 Y向差壓計(jì)(12)的輸入端連接，另一 Y向差壓計(jì)(12)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，另一 Z向風(fēng)速傳感器上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與另一Z向差壓計(jì)(13)的輸入端連接，另一 Z向差壓計(jì)(13)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接。
傳感器支架(I)是可移動(dòng)便攜式支架，所述的三維方向上的風(fēng)速傳感器均為梯形頭皮托管。一種三維風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量方法，包括以下步驟:
第一步、在傳感器支架(I)上分別安裝梯形頭的X向風(fēng)速傳感器(2)和另一梯形頭的X向風(fēng)速傳感器(8)，梯形頭的X向風(fēng)速傳感器(2)的測(cè)頭與另一梯形頭的X向風(fēng)速傳感器
(8)的測(cè)頭成180度反方向布置，在三維的Y向?qū)⑻菪晤^的Y向風(fēng)速傳感器(3)的測(cè)頭與另一梯形頭的Y向風(fēng)速傳感器(9)的測(cè)頭成180度反方向布置，在三維的Z向?qū)⑻菪晤^的Z向風(fēng)速傳感器(4)的測(cè)頭與另一梯形頭的Z向風(fēng)速傳感器(10)的測(cè)頭成180度反方向布置；第二步、X向風(fēng)速傳感器(2)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與X向差壓計(jì)
(5)的輸入端連接，X向差壓計(jì)(5)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Y向風(fēng)速傳感器(3)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Y向差壓計(jì)(6)的輸入端連接，Y向差壓計(jì)(6)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Z向風(fēng)速傳感器(4)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Z向差壓計(jì)(7)的輸入端連接，Z向差壓計(jì)(7)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接;
第三步、工業(yè)控制機(jī)(14)分別采集X向差壓計(jì)(5)中的差壓信號(hào)和另一 X向差壓計(jì)
(11)中的差壓信號(hào)，判斷兩者的大小，取其中的大者作為X向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)；工業(yè)控制機(jī)(14)分別采集Y向差壓計(jì)(6)中的差壓信號(hào)和另一 Y向差壓計(jì)(12)中的差壓信號(hào)，判斷兩者的大小，取其中的大者作為Y向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)；工業(yè)控制機(jī)(14)分別采集Z向差壓計(jì)(7)中的差壓信號(hào)和另一 Z向差壓計(jì)(13)中的差壓信號(hào)，判斷兩者的大小，取其中的大者作為Z向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)； 第四步、工業(yè)控制機(jī)(14)根據(jù)第三步確定的X向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)、Y向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)和Z向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)，分別計(jì)算出X向的風(fēng)速、Y向的風(fēng)速和Z向的風(fēng)速，然后將計(jì)算出的X向的風(fēng)速、Y向的風(fēng)速和Z向的風(fēng)速進(jìn)行矢量合成即得到三維空間的風(fēng)速和風(fēng)向。
權(quán)利要求
1.一種三維風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，包括傳感器支架(I )，在傳感器支架(I)上分別設(shè)置有三維方向上的X向風(fēng)速傳感器(2)、Y向風(fēng)速傳感器(3)和Z向風(fēng)速傳感器(4)，在X向風(fēng)速傳感器(2)的反方向上設(shè)置有另一 X向風(fēng)速傳感器(8),在Y向風(fēng)速傳感器(3)的反方向上設(shè)置有另一 Y向風(fēng)速傳感器(9),在Z向風(fēng)速傳感器(4)的反方向上設(shè)置有另一 Z向風(fēng)速傳感器(10),其特征在于,X向風(fēng)速傳感器(2)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與X向差壓計(jì)(5)的輸入端連接，X向差壓計(jì)(5)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Y向風(fēng)速傳感器(3)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Y向差壓計(jì)(6)的輸入端連接，Y向差壓計(jì)(6)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Z向風(fēng)速傳感器(4)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Z向差壓計(jì)(7)的輸入端連接，Z向差壓計(jì)(7)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，另一 X向風(fēng)速傳感器(8)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與另一 X向差壓計(jì)(11)的輸入端連接，另一 X向差壓計(jì)(11)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，另一 Y向風(fēng)速傳感器(9)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與另一 Y向差壓計(jì)(12)的輸入端連接，另一 Y向差壓計(jì)(12)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，另一 Z向風(fēng)速傳感器(10)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與另一 Z向差壓計(jì)(13)的輸入端連接，另一 Z向差壓計(jì)(13)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接。
2.傳感器支架(I)是可移動(dòng)便攜式支架，所述的三維方向上的風(fēng)速傳感器均為梯形頭皮托管。
3.—種三維風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量方法，包括以下步驟: 第一步、在傳感器支架(I)上分別安裝梯形頭的X向風(fēng)速傳感器(2)和另一梯形頭的X向風(fēng)速傳感器(8)，梯形頭的X向風(fēng)速傳感器(2)的測(cè)頭與另一梯形頭的X向風(fēng)速傳感器(8)的測(cè)頭成180度反方向布置，在三維的Y向?qū)⑻菪晤^的Y向風(fēng)速傳感器(3)的測(cè)頭與另一梯形頭的Y向風(fēng)速傳感器(9)的測(cè)頭成180度反方向布置，在三維的Z向?qū)⑻菪晤^的Z向風(fēng)速傳感器(4)的測(cè)頭與另一梯形頭的Z向風(fēng)速傳感器(10)的測(cè)頭成180度反方向布置； 第二步、X向風(fēng)速傳感器(2)上的`全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與X向差壓計(jì)(5)的輸入端連接，X向差壓計(jì)(5)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Y向風(fēng)速傳感器(3)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Y向差壓計(jì)(6)的輸入端連接，Y向差壓計(jì)(6)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接，Z向風(fēng)速傳感器(4)上的全壓信號(hào)輸出口和靜壓信號(hào)輸出口分別與Z向差壓計(jì)(7)的輸入端連接，Z向差壓計(jì)(7)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(14)連接; 第三步、工業(yè)控制機(jī)(14)分別采集X向差壓計(jì)(5)中的差壓信號(hào)和另一 X向差壓計(jì)(11)中的差壓信號(hào)，判斷兩者的大小，取其中的大者作為X向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)；工業(yè)控制機(jī)(14)分別采集Y向差壓計(jì)(6)中的差壓信號(hào)和另一 Y向差壓計(jì)(12)中的差壓信號(hào)，判斷兩者的大小，取其中的大者作為Y向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)；工業(yè)控制機(jī)(14)分別采集Z向差壓計(jì)(7)中的差壓信號(hào)和另一 Z向差壓計(jì)(13)中的差壓信號(hào)，判斷兩者的大小，取其中的大者作為Z向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)； 第四步、工業(yè)控制機(jī)(14)根據(jù)第三步確定的X向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)、Y向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)和Z向的風(fēng)速風(fēng)向差壓信號(hào)，分別計(jì)算出X向的風(fēng)速、Y向的風(fēng)速和Z向的風(fēng)速，然后將計(jì)算出的X向的風(fēng)速、Y向的風(fēng)速和Z向的風(fēng)速進(jìn)行矢量合成即得到三維空間的風(fēng)速和風(fēng)向。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三維風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)及其測(cè)量方法，解決了現(xiàn)有設(shè)備存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、測(cè)試精度容易受環(huán)境影響的技術(shù)問題。包括在傳感器支架(1)上分別設(shè)置有三個(gè)在空間三維方向上的風(fēng)速傳感器，在三個(gè)在空間三維方向的反方向上又設(shè)置有另三個(gè)方向上的風(fēng)速傳感器，這六個(gè)風(fēng)速傳感器分別與各自的差壓計(jì)的輸入端連接，差壓計(jì)的輸出端與工業(yè)控制機(jī)(8)連接，所述的三維方向上的風(fēng)速傳感器均為梯形頭皮托管，本發(fā)明還公開了測(cè)試方法。本發(fā)明可自由組合測(cè)量一維、二維風(fēng)速，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、取材簡(jiǎn)單、工作性能可靠。
文檔編號(hào)G01P5/16GK103245795SQ20131011542
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月6日
發(fā)明者白志剛, 王雪峰, 馬慶中, 盧家勇, 郭強(qiáng), 李謙瑞, 王進(jìn), 石紅暉, 原樹峰, 盧辰光 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 山西省電力公司電力科學(xué)研究院