[發明專利]超聲波風速風向測量裝置

無效

• 申請號: 201010221120.6
• 申請日: 2010-07-07
• 公開（公告）號: CN101893645A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 秦明;匡蕾
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24;G01S11/14;G01B17/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及的是一種風速風向測量技術領域的裝置，尤其涉及的是一種超聲波風速風向測量裝置。

背景技術

風速以及風向的測量在眾多的領域都有著重要的意義，如環境監測、空氣調節系統和工農業應用。在風速測量中用到的風速傳感器主要有機械式、熱式和非熱式等。

但這些風速傳感器都各有缺點：機械風杯風向標的結構大且容易損壞；熱式風速傳感器受環境溫度和濕度的影響較大且功耗大；典型超聲風速傳感器發射和探測接收頭位置固定，因此相對結構較大。

近些年來，一些新型的風速傳感器已被開發。基于微機電(MEMS)技術的微型流速傳感器具有體積小，價格低等優點，是最近幾年研究熱點，但MEMS熱式風速傳感器具有功耗大、存在溫漂、靈敏度低等缺點。另外，傳統的超聲波風速傳感器測量系統也具有體積大等缺點。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種超聲波風速風向測量裝置，將超聲波發射器固定于風敏桿的末端，風敏桿在風的作用下擺動時會偏離靜止時的位置，從而能夠改變發射器到三個接收器的距離，可大大提高靈敏度。

技術方案：本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括風敏桿、底座、超聲波發射器和至少三個超聲波接收器，其中：風敏桿是垂直的懸臂結構，超聲波發射器固定設于風敏桿的懸空末端，超聲波接收器呈等邊三角形的固定設于底座上，底座水平設于風敏桿之下，風敏桿的固定端在底座上的投影和三個超聲波接收器組成的等邊三角形的中心相重疊。

所述的底座是圓盤形底座，所述的底座半徑不小于風敏桿的半徑。

本發明的工作原理是：超聲波發射器與三個接收器構成了一個四面體，其中三個超聲波接收器呈等邊三角形分布，它們的位置不會變動；超聲波發射器的位置隨著風敏桿的擺動而變動。這樣，超聲波發射器到三個超聲波接收器的距離便會改變，通過測量超聲波從超聲波發射器到每個超聲波接收器的傳播時間或每個超聲波接收器的時間差就可算得距離，從而得知風敏桿傾斜的角度和傾斜的方向，進而測得風速和風向。

有益效果：本發明只用一個超聲波發射器和三個接收器就達到了既能測量風速也能測量風向的目的，與現有技術相比，不僅結構簡單，而且由于采用了風敏桿，使超聲波發射器到超聲波接收器的距離會在風吹動下會發生，從而可以大大地減小體積并提高測量靈敏度。

附圖說明

附圖是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

如附圖所示，本實施例包括風敏桿1、底座2、超聲波發射器3和三個超聲波接收器，其中：風敏桿1是垂直的懸臂結構，超聲波發射器3固定設于風敏桿1的懸空末端，底座2水平設于風敏桿1之下，第一超聲波接收器4、第二超聲波接收器5和第三超聲波接收器6分別固定于底座2上，并且三個超聲波接收器呈等邊三角形形狀，風敏桿1的固定端在底座2上的投影和三個超聲波接收器組成的等邊三角形的中心相重疊。

所述的底座2是圓盤形底座且圓盤的半徑不小于風敏桿1的半徑。

所述的風敏桿1是彈性材料制成的中空結構，中空位置用于放置連接超聲波發射器(3)的導線。