[發(fā)明專利]風(fēng)速及風(fēng)向測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880001628.6
• 申請日: 2008-03-27
• 公開（公告）號: CN101606070A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·佩羅丹
• 申請（專利權(quán)）人: IRDAM高空氣象市場研發(fā)研究院股份有限公司
• 主分類號: G01P5/10
• 分類號: G01P5/10;G01P13/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 黃必青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)速及風(fēng)向測量裝置，包括一迎風(fēng)傳感器，根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)向產(chǎn)生電信號，以及一個(gè)電子計(jì)算單元，適于基于所述信號計(jì)算風(fēng)速和風(fēng)向，所述迎風(fēng)傳感器由一基底支撐，具有第一主方向，并且由一具有第二主方向的蓋覆蓋。所述蓋通常由所述基底支撐，其中多個(gè)支撐元件在所述基底上圍繞所述迎風(fēng)傳感器支撐所述蓋，且從所述基底延伸到所述蓋。

背景技術(shù)

公知的風(fēng)速和方向測量裝置、例如美國專利4,905,513中描述的裝置包含一個(gè)加熱陶瓷圓筒，圍繞該圓筒布置多個(gè)、例如八個(gè)溫度傳感器，傳感器暴露在風(fēng)中。

陶瓷圓筒的外表面經(jīng)過風(fēng)的冷卻，并且每個(gè)溫度傳感器上的冷卻效應(yīng)不同，因此基于例如冷卻最多的溫度傳感器以及它左右兩側(cè)的鄰近傳感器計(jì)算風(fēng)向及風(fēng)速。

其他類型的公知的風(fēng)速及風(fēng)向測量裝置包含一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)加熱線，布置為相互垂直的方向，并且由風(fēng)進(jìn)行不同的冷卻，籍此不同線的冷卻效應(yīng)的差異指示風(fēng)的方向并且總的冷卻效應(yīng)指示風(fēng)的速度。

其他類型的公知的電子風(fēng)速和方向測量裝置，這里不再詳細(xì)提及，因?yàn)樾盘柈a(chǎn)生的本質(zhì)以及待測的物理效應(yīng)并不是本發(fā)明的主題。

本發(fā)明的主題更多涉及諸如前述類型或者更一般的y型的風(fēng)速及風(fēng)向測量裝置的流體動力學(xué)特性的改進(jìn)，其中風(fēng)并不是以完全自由的方式?jīng)_撞到傳感器上。

傳統(tǒng)上，溫度傳感器以向風(fēng)開放的方式進(jìn)行布置，在一包括設(shè)備電子部分的殼體頂部或者鄰近殼體上，而通常距離傳感器最近的殼體部分形成傳感器基底。

為了保護(hù)設(shè)備免受雨水、灰塵、機(jī)械沖擊或諸如此類的影響，傳感器由蓋保護(hù)，并且蓋通常由基底上的一些桿狀支撐元件支撐。

自然地，桿狀支撐元件圍繞傳感器，并且它們中至少一個(gè)位于風(fēng)路上，從而根據(jù)所述桿相對風(fēng)的方向的角位置在冷卻效應(yīng)中產(chǎn)生一干擾或者至少一差異。

這些效應(yīng)是可預(yù)測的，因此它們的影響可以通過適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法得到補(bǔ)償。

然而，補(bǔ)償算法取決于系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)，并且每當(dāng)基底、蓋、陶瓷圓筒、支撐桿等的幾何形狀發(fā)生改變時(shí)，都要對補(bǔ)償算法進(jìn)行調(diào)整，這樣非常麻煩。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的和主題是消除針對風(fēng)速及方向測量裝置的迎風(fēng)機(jī)械部件的幾何形狀的變化而調(diào)整補(bǔ)償算法的必要性。

該目的的實(shí)現(xiàn)是通過對包含所述支撐元件的支撐結(jié)構(gòu)的特殊調(diào)整，所述支撐元件支撐基底上的蓋，其中所述支撐元件布置在所述基底和所述蓋之間，方向與基底和蓋之間的垂線不同，優(yōu)選采用傾斜方式。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，風(fēng)速及風(fēng)向測量裝置具有一迎風(fēng)傳感器，所述迎風(fēng)傳感器具有一溫度被加熱到高于環(huán)境溫度的圓筒，并且溫度傳感器圍繞所述圓筒的外圍設(shè)置，而風(fēng)以一種取決于風(fēng)速及風(fēng)向的方式選擇性地冷卻圍繞所述圓筒的所述溫度傳感器中的至少一部分。

在這個(gè)實(shí)施方案中，所述基底和所述蓋通常是水平的，并且所述支撐元件以不同于基底和蓋之間的垂線的角度進(jìn)行布置。

已經(jīng)過測試，當(dāng)所述支撐元件的方向和所述基底之間的所述夾角在30°和60°之間時(shí)，能夠取得滿意的效果。

在優(yōu)選實(shí)施方案中，支撐元件和基底之間的夾角大約為45°。

風(fēng)速及風(fēng)向測量裝置中所述基底和所述蓋之間的所述支撐元件可以是桿，螺旋纏繞在延伸在所述基底和所述蓋的對應(yīng)外側(cè)邊緣之間的一個(gè)圓柱形表面內(nèi)。

這些桿件可具有矩形或正方形橫截面。

全部的支撐元件可以由一個(gè)空心圓柱體制成，在空心圓柱體中圍繞其周邊切割出互相平行的傾斜槽。

附圖說明

圖1是圖2中的現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)速計(jì)的截面圖。

圖2是圖1中的現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)速計(jì)的立體圖。

圖3a和3b是包括保護(hù)蓋及其支撐元件的現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)速計(jì)的正視圖和沿圖3a的III-III的剖視圖。

圖4a和4b是根據(jù)圖3的幾何結(jié)構(gòu)的風(fēng)道模擬視圖。

圖5a和5b是兩個(gè)圖表，示出當(dāng)所有溫度傳感器一個(gè)接一個(gè)的精確放置在風(fēng)的方向上時(shí)產(chǎn)生的溫度信號，圖5a是帶支撐桿的風(fēng)速計(jì)，圖5b為不帶支撐桿的風(fēng)速計(jì)。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)速計(jì)的示意圖。

圖7a和7b示出根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)速計(jì)的兩個(gè)理論情形。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參看圖1，傳統(tǒng)的電子風(fēng)速計(jì)包括一個(gè)用于電子元件、如計(jì)算裝置等、及其電源的外殼。

測量單元包括一個(gè)陶瓷圓筒2，其中提供加熱線圈4，用該加熱線圈4將陶瓷圓筒的外表面加熱到遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于環(huán)境溫度的一個(gè)溫度，如果風(fēng)速計(jì)用于溫和的氣候，該溫度例如為100℃。

如果風(fēng)速計(jì)用于極端氣候、如極地或者沙漠地區(qū)，陶瓷圓筒的外部溫度可以不同。