一種風速風向儀的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種風速風向儀。
【背景技術】
[0002]風速風向測量技術應用領域十分廣泛:如在氣象領域，為臺風的監(jiān)測提供準確數(shù)據；在民航領域中，為飛機起降提供可靠的風速風向參考；公路橋梁建設中，為其設計與施工提供依據；在新能源領域，尤其是發(fā)展前景很好的風力發(fā)電領域中，測風技術具有重要的作用。
[0003]在大氣污染測定中，為測定局部的大氣流動，通常使用風向風速儀來測定空氣的風向和風速。氣象站最為常用的是風杯風速計，它由3個互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應部分，空杯的凹面都順向一個方向。整個感應部分安裝在一根垂直旋轉軸上，在風力的作用下，風杯繞軸以正比于風速的轉速旋轉。因此，在寒冷地區(qū)使用上述的風向風速儀，葉片中部的旋轉軸存在結冰的可能，因此，時常需要進行除雪或除冰，維修上也比較費工夫等問題點。
【發(fā)明內容】
[0004]本申請針旨在提供一種精度較高、穩(wěn)定性好、成本低廉的風速風向儀。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的技術方案是:
包括風速測量部分和信號處理部分，其中所述的風速測量部分包括外殼和風速測量機構；所述外殼由三個部分組成，分別為進風筒、導風筒、出風筒；所述的風速測量機構包括旋轉葉片以及傳感器；所述的旋轉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風縫隙，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；所述的旋轉葉片通過葉片根部套接在撐板上的支撐桿的外圍，旋轉葉片可以做相對于支撐桿的旋轉運動；所述的信號處理部分，包括調理電路和運算模塊，對霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘栠M行調理和計算，得到風速風向。
[0006]所述的進風筒和出風筒均呈柱狀設置，所述的導風筒呈錐形設置；所述的導風筒包括上環(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)形端面的內徑大于下環(huán)形端面的內徑，所述的進風筒與上環(huán)形端面連接，且進風筒的內徑與上環(huán)形端面的內徑一致；所述的出風筒與下環(huán)形端面連接，且出風筒的內徑與下環(huán)形端面的內徑一致。風速測量機構位于殼體內，因此，可以避免轉軸(支撐桿)結冰等現(xiàn)象。
[0007]在出風筒的出口部位設置有撐板。
[0008]在所述的中部錐形壁面上設置有若干引風件，所述的引風件為沿著中部錐形壁面的內壁軸向設置的切槽或者突筋，所述的切槽或者突筋傾斜設置，且各引風件在部錐形壁面上呈環(huán)形均布。
[0009]在所述的出風筒的內壁開設螺旋狀導風槽，便于風從出風筒中導出，以進行出風筒出口處風流量的測定。導風槽，一方面可以進行導風，另一方面還可以防止戶外垃圾(比如雜草、樹葉等)進入旋轉葉片，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，對應于東南西北四個方向。
所述的支撐桿為空心狀設置，霍爾元件通過信號傳輸線與信號處理部分連接，信號傳輸線經過支撐桿的內腔進行布線。
[0012]所述的調理電路包括運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行AD采樣，之后對各路數(shù)據進行矢量求和運算，從而得到旋轉葉片的轉速大小和方向，根據旋轉葉片的轉速大小、方向與風速風向的對應關系，求出風速風向，并可與上位機通信并進行顯不O
[0014]有益效果:
本發(fā)明通過風速風向與轉軸的轉速之間所存在的對應關系，以計算出風速風向。本申請結構簡單，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風筒進風、導風筒導風，風速測量機構位于殼體內，因此，可以避免轉軸(支撐桿)結冰等現(xiàn)象。在導風筒內壁開設導風槽，一方面可以進行導風，另一方面還可以防止戶外垃圾(比如雜草、樹葉等)進入旋轉葉片，造成堵塞，影響測量精度。在出風筒開設螺旋狀的導風槽，便于風的導出以及流經本申請所述風速風向儀的風流量測定。
【附圖說明】
[0015]圖1:本發(fā)明的風速風向儀的側視剖視圖。
[0016]圖2:本發(fā)明的風速風向儀的俯視圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0018]一種風速風向儀，包括風速測量部分和信號處理部分，其中所述的風速測量部分包括外殼和風速測量機構2 ;所述外殼由三個部分組成，分別為進風筒11、導風筒12、出風筒13 ;所述的進風筒11和出風筒13均呈柱狀設置，所述的導風筒12呈錐形設置；所述的導風筒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)形端面的內徑大于下環(huán)形端面的內徑，所述的進風筒11與上環(huán)形端面連接，且進風筒11的內徑與上環(huán)形端面的內徑一致；所述的出風筒13與下環(huán)形端面連接，且出風筒13的內徑與下環(huán)形端面的內徑一致；在出風筒的出口部位設置有撐板14 ;所述的風速測量機構包括旋轉葉片22以及傳感器23 ;所述的旋轉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風縫隙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，旋轉葉片可以做相對于支撐桿3的旋轉運動；所述的信號處理部分，包括調理電路和運算模塊，對霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘栠M行調理和計算，得到風速風向。
[0019]在出風筒的出口部位設置有撐板14。
[0020]在所述的中部錐形壁面上設置有若干引風件121，所述的引風件為沿著中部錐形壁面的內壁軸向設置的切槽或者突筋，所述的切槽或者突筋傾斜設置，且各引風件121在部錐形壁面上呈環(huán)形均布。
[0021]在所述的出風筒的內壁開設螺旋狀導風槽131，便于風從出風筒中導出，以進行出風筒出口處風流量的測定。
[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，對應于東南西北四個方向。
所述的支撐桿3為空心狀設置，霍爾元件通過信號傳輸線與信號處理部分連接，信號傳輸線經過支撐桿3的內腔進行布線。
[0024]所述的調理電路包括運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行AD采樣，之后對各路數(shù)據進行矢量求和運算，從而得到旋轉葉片22的轉速大小和方向，根據旋轉葉片22的轉速大小、方向與風速風向的對應關系，求出風速風向，并可與上位機通信并進行顯示。
[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)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，依據本發(fā)明的技術實質，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進等，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種風速風向儀，其特征在于:包括風速測量部分和信號處理部分，其中所述的風速測量部分包括外殼和風速測量機構；所述的風速測量機構包括旋轉葉片以及傳感器；所述的旋轉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風縫隙，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；所述的旋轉葉片通過葉片根部套接在撐板上的支撐桿的外圍，旋轉葉片可以做相對于支撐桿的旋轉運動；所述的信號處理部分，包括調理電路和運算模塊，對霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘栠M行調理和計算，得到風速風向。2.如權利要求1所述的風速風向儀，其特征在于:所述外殼由三個部分組成，分別為進風筒、導風筒、出風筒；所述的進風筒和出風筒均呈柱狀設置，所述的導風筒呈錐形設置；所述的導風筒包括上環(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)形端面的內徑大于下環(huán)形端面的內徑，所述的進風筒與上環(huán)形端面連接，且進風筒的內徑與上環(huán)形端面的內徑一致；所述的出風筒與下環(huán)形端面連接，且出風筒的內徑與下環(huán)形端面的內徑一致。3.如權利要求2所述的風速風向儀，其特征在于:在出風筒的出口部位設置有撐板。4.如權利要求2所述的風速風向儀，其特征在于:在所述的中部錐形壁面上設置有若干引風件，所述的引風件為沿著中部錐形壁面的內壁軸向設置的切槽或者突筋，所述的切槽或者突筋傾斜設置，且各引風件在部錐形壁面上呈環(huán)形均布。5.如權利要求2所述的風速風向儀，其特征在于:在所述的出風筒的內壁開設螺旋狀導風槽，便于風從出風筒中導出，以進行出風筒出口處風流量的測定。6.如權利要求2所述的風速風向儀，其特征在于:所述的葉片本體的數(shù)目為三片以上。7.如權利要求2所述的風速風向儀，其特征在于:所述的葉片本體為四片，對應于東南西北四個方向。8.如權利要求2所述的風速風向儀，其特征在于:所述的支撐桿為空心狀設置，霍爾元件通過信號傳輸線與信號處理部分連接，信號傳輸線經過支撐桿的內腔進行布線。9.如權利要求1所述的風速風向儀，其特征在于:所述的調理電路包括運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.如權利要求1所述的風速風向儀，其特征在于:所述的運算模塊由MCU芯片、電源、通信電路組成，首先對輸入的電信號進行AD采樣，之后對各路數(shù)據進行矢量求和運算，從而得到旋轉葉片的轉速大小和方向，根據旋轉葉片的轉速大小、方向與風速風向的對應關系，求出風速風向，并可與上位機通信并進行顯示。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種風速風向儀，包括風速測量部分和信號處理部分，其中所述的風速測量部分包括外殼和風速測量機構；所述外殼由三個部分組成，分別為進風筒、導風筒、出風筒；所述的風速測量機構包括旋轉葉片以及傳感器；所述的旋轉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風縫隙，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；所述的旋轉葉片通過葉片根部套接在撐板上的支撐桿的外圍，旋轉葉片可以做相對于支撐桿的旋轉運動；所述的信號處理部分，包括調理電路和運算模塊，對霍爾元件傳輸?shù)碾娦盘栠M行調理和計算，得到風速風向。
【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
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月25日