[發明專利]一種用于工程測試的風速儀及其工作方法

無效

• 申請號: 201010114697.7
• 申請日: 2010-02-26
• 公開（公告）號: CN101833013A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 王浩;李愛群;李杏平
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01P5/02
• 分類號: G01P5/02;G08C17/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種工程測試設備，尤其是適用于大型土木工程結構風環境測試的風速儀。

背景技術

風是一種常見的自然現象。由于結構物主要受所在地近地風的影響，對近地風特性的掌握是結構物抗風設計與檢算的基本依據，因此，近地風特性的研究是結構風工程領域的基礎性工作。

過去風特性的相關資料主要來自于各氣象站，采用的是旋轉杯式風速儀，由于儀器慣性太大，采樣頻率很低，所測得的是具有一定時距的平均風。近50年來，隨著測試技術和制造技術的提升，風速風向儀的發展很快，從較靈敏的螺旋槳式風速儀發展到激光、超聲以及微波風速儀，精度高、抗干擾能力強，可測量出空氣的微小瞬時運動。

目前普遍使用于結構風環境測試的風速儀系統由數據采集器、PC機、電源三部分組成，各部分間以電線相互連接。測試對電線長度的需要決定于測試現場環境，目前通常的情況是帶很長的電線去測試現場，以免因電線長度不夠而導致測試無法完成。其次，現場整理布置電線工作量巨大，電線過長導致接口過多增大測試發生意外的概率。

為了開發出能夠適應于各種工程環境的風環境測試設備，以現有有線風速儀為基礎，結合無線通信技術進行改進設計是有效途徑之一。目前國內外已開始開展無線風速儀研究，但也存在很多問題，且尚未得到很好地解決。例如能量供應(電源)、信號屏蔽、信號傳輸時滯以及信號干擾等問題。

此外，現有的風速儀經常會采集到一些怪異的、實際根本不可能的數據，例如風向角大于360度或者出現負數等，因此有必要通過合理設定閥值，去除異常數據，使得風速儀具有測試數據的預處理功能，使得采集數據可直接。

上述問題說明，現有的有線或無線風速儀均存在各自的優缺點，每種風速儀單獨采用，都難以很好地解決工程結構風環境測試中遇到的問題，迫切需要開發出集合有線、無線兩種風速儀優點新型風速儀，以滿足不同工程結構物的風環境測試要求。

發明內容

發明目的：

本發明的目的是以現有有線風速儀為基礎，進行相應的加工和改裝，設計一種更適用于野外工程測試的風速儀。

技術方案：

一種用于工程測試的風速儀，包括數據采集器、PC機、電源，其中數據采集器由三路風傳感器組成，分別是風傳感器風速模塊、風傳感器風向模塊、風傳感器攻角模塊，在所述數據采集器和所述PC機之間還設置有采集處理系統與通信系統，所述采集處理系統包括三路A/D轉換器、第一微處理器、存儲電路以及第一供電電路，其中所述三路風傳感器分別與三路A/D轉換器的輸入端連接，三路A/D轉換器的輸出端與第一微處理器連接，第一微處理與存儲電路連接，第一供電電路向采集處理系統提供電源；

所述通信系統包括有線傳輸裝置和無線傳輸裝置，其中所述有線傳輸裝置由有線傳輸接口、導線依次連接組成；所述無線傳輸裝置包括起始無線發射模塊、多跳路由節點、終端無線接收模塊。

本發明用于工程測試的風速儀的多跳路由節點包括無線接收模塊、第二微處理器、信號發射模塊依次連接組成，該節點還包括一個用于提供電源的第二供電電路。

一種基于本發明的工作方法，風速儀采集風特性數據包括以下步驟：

第一步：將風傳感器風速模塊、風傳感器風向模塊、風傳感器攻角模塊分別采集的風特性數據分別通過A/D轉換器轉換后傳送至第一微處理器；

第二步：第一微處理器按照設定程序對第一步傳送來的風特性數據進行預處理，將預處理后的數據存儲于存儲電路；

第三步：第一微處理器根據設定程序的時間段，從存儲電路提取該時間段所有風特性數據，進行程序運算得到平均風速、風向、攻角等數據；

第四步：第一微處理器將上步所述全部數據打包，通過通信系統進行數據傳送；

第五步：當用戶設定為有線傳輸方式時，將第四步所述數據通過有線傳輸模塊以導線連接有線傳輸接口至PC機；當用戶設定為無線傳輸方式時，設置接收站，采用若干個多跳路由節點進行數據傳輸，站內終端無線接收模塊接收來自最后一個多跳路由節點信號，并傳送至PC機，整個系統風特性數據采集任務完成。

本發明的工作方法中第二步對風特性數據進行預處理的方法是：通過設定采集的風向角及風速的閥值，去除異常數據，具體的閥值設定方法如下：0°≤風向角＜360°；0米/秒≤風速值≤風速儀的最大測量范圍。

有益效果：