[實用新型]超聲波風速儀

有效

• 申請號: 200820079310.7
• 申請日: 2008-03-11
• 公開（公告）號: CN201159741Y
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 鐘永勇
• 申請（專利權）人: 鐘永勇
• 主分類號: G01P5/18
• 分類號: G01P5/18;G01P13/00;G01P5/24
• 代理公司: 北京市德權律師事務所
• 代理人: 王建國

技術領域

本實用新型涉及風速及風向測量技術領域，特別涉及一種超聲波風速儀。

背景技術

目前現有的風速儀主要包括機械式風速儀和熱敏式風速儀。其中，機械式風速儀主要是通過風力帶動葉輪轉動獲得基本測量信息，將葉輪轉動的角速度或葉輪的轉數轉化為電信號，并以此測算出風速。但這種風速儀對測量環境要求比較高，而且由于未解決儀器密封問題，因此在北方沙塵暴天氣中無法正常工作，在低溫環境下還會因結冰而將運動部件卡死；同時，機械式風速儀由于存在較多運動部件，導致了運動部件磨損快和使用壽命短等缺點；此外，由于受機械結構及測量原理的限制，機械式風速儀的靈敏度較低。另一種熱敏式風速儀，主要原理是將物體加熱至一定的溫度，然后置于氣流中，通過測量被加熱的物體的熱量損失來計算風速。但是熱敏式風速儀是將溫度作為基本測量參數，因此容易受環境溫度變化影響，只適用于測較量低風速。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種通過超聲波進行風速和風向測量的儀器。該儀器通過相對固定的兩對超聲波發射/接收探頭測量沿空氣傳播的正反兩個不同方向發射的超聲波到達接收端的時間差，運用時差法計算出空氣流動速度，解決了只能由動作部件獲得測量信息的技術問題，同時也解決了現有技術測量精度底、使用壽命短以及受環境影響大等多個技術問題。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種超聲波風速儀，包括：底座、控制電路板、四個測量臂和四個超聲波發射/接收探頭；所述四個測量臂分別與所述底座相連，并且依次相鄰成90度夾角；所述四個超聲波發射/接收探頭分別安裝在所述四個測量臂遠離所述底座的一端；在所述四個超聲波發射/接收探頭中，相對成180度角的兩對超聲波發射/接收探頭在同一水平面，并且與所述底座間的垂直距離相等。

本實用新型提供的超聲波風速儀的控制電路板上安裝有：中央處理單元，用于進行數據處理，并發出各種控制指令；電源電路，用于從外部輸入電源并進行電壓變換，為系統提供所需各種電源電壓；方波產生電路，用于產生方波脈沖；超聲波收發電路，與所述方波產生電路相連接，用于接收和發射超聲波；時間測量電路，與所述方波產生電路和所述超聲波收發電路相連接，用于測量超聲波在空氣中的傳播時間；數字通信電路，與所述中央處理單元相連接，用于接收外部指令，并與所述中央處理單元間進行數據傳輸；模擬通訊電路，與所述中央處理單元相連接，用于將測量的風速和風向轉變成電流輸出；模擬開關電路，與所述數字通信電路及所述模擬通訊電路相連接，用于選擇不同的數據輸出方式。

本實用新型提供的超聲波風速儀還包括：安裝在每個測量臂內的加熱器，用于對所述超聲波發射/接收探頭進行加熱；相應的，在所述控制電路板上還安裝有溫度測量電路，用于測量環境溫度，并將測量結果傳入所述中央處理單元；相應的，在所述控制電路板上還安裝有加熱電路，在所述中央處理單元的控制下控制所述加熱器工作；所述加熱電路與所述加熱器通過導線相連接。

本實用新型提供的超聲波風速儀的控制電路板可安裝于所述底座內。

本實用新型提供的超聲波風速儀的底座可為圓柱體或立方體。

本實用新型提供的的超聲波風速儀的測量臂可為不銹鋼管彎折成型。

本實用新型與現有技術相比的有益效果是：利用超聲波技術進行風速和風向的測量，由于沒有動作部件，因此不受環境影響，能夠適用于惡劣氣候條件下風速的測量，真正實現全天候可靠工作，并且在使用中不需要特別維護，節約了儀器的維護費用，延長了儀器的使用壽命，同時也保證了測量結果準確、提高了測量精度。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1提供的超聲波風速儀結構示意圖；

圖2是本實用新型實施例1提供的控制電路板內部電氣原理框圖；

圖3是本實用新型實施例1提供的中央處理單元單片機電路原理圖；

圖4是本實用新型實施例1提供的400KHz方波產生電路和時間測量電路原理圖；

圖5是本實用新型實施例1提供的超聲波發射和接收電路原理圖；

圖6是本實用新型實施例1提供的超聲波發射和接收電路工作波形圖；

圖7是本實用新型實施例1提供的模擬輸入電路原理圖；

圖8是本實用新型實施例1提供的4-20mA模擬輸出電路原理圖；

圖9是本實用新型實施例1提供的一次時間測量的流程圖；

圖10是本實用新型實施例1提供的加熱電路原理圖。

具體實施方式