[實用新型]一種基于磁場檢測的風速風向測量裝置

無效

• 申請號: 201120059629.5
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN201993382U
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 秦明;匡蕾;顧飛
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01P13/02
• 分類號: G01P13/02;G01P5/08
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本實用新型涉及一種基于磁場檢測的風速風向測量裝置。

背景技術

當今眾多領域都涉及到風速及風向的測量，比如工業應用、環境監控和室內空氣調節等。風速傳感器是實現風速風向測量的關鍵器件。傳統的測風器件是機械式風杯和風向標，但傳統的機械式風速傳感器結構較大，而且容易受雨雪冰凍等影響，需要不斷維護。新型風速傳感器如超聲波風速傳感器,熱式風速傳感器等，具有機械風速計不可比擬的優點。但典型的超聲風速傳感器由于發射和探測接收頭位置固定，結構相對較大。熱式風速傳感器的主要問題是容易受環境溫度和濕度的影響，而且功耗偏大。近幾年來開發的基于MEMS（微機械加工）技術的熱膜式風速傳感器雖然器件尺寸很小，但也存在測量范圍小，安裝要求苛刻等缺點。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種靈敏度高、系統體積小、結構簡單、安裝使用方便的風速風向測量系統信號采集裝置。

本實用新型的技術方案為：一種基于磁場檢測的風速風向測量裝置，其特征在于，包括底座，設置于底座上的磁場傳感器和支架，垂直設置于底座上方的風敏桿，所述風敏桿一端設置有永磁材料，另一端為固定端并固定在所述支架上；所述磁場傳感器至少為三個，相鄰兩磁場傳感器的連線組成等邊形，所述的永磁材料與各磁場傳感器等距設置。

作為本實用新型的一種改進，所述的磁場傳感器為四個。

作為本實用新型的一種改進，所述磁場傳感器與所述永磁材料的距離在1mm至30mm之間，兩相對的磁場傳感器之間的距離在16mm至50mm之間。

本實用新型所述風敏桿為長度在10mm到30mm之間，直徑在2mm到3mm之間的彈性桿。所述彈性桿為彈性良好的材料，例如橡膠材料制成的圓柱體。

本實用新型是一種基于磁場檢測的風速風向測量裝置，其中風敏桿的固定端設置在支架上，無風的情況下，垂直于底座的風敏桿不發生擺動，永磁材料與磁場傳感器的相對位置不變。當風敏桿在風的作用下擺動時，固定于其上的永磁材料的位置也發生變動，這樣，永磁材料到四個磁場傳感器的距離便會改變，磁場傳感器接收到的信號強弱也會發生變化。通過對各個磁場傳感器信號強弱的測量，再經過信號放大電路放大后通過模擬數字轉換送給計算機或微控制器，計算機或微控制器計算出平面上x方向和y方向的各自的兩個磁場傳感器的信號差Vx=V1-V3和Vy=V2-V4，其中V1,V2,V3,V4分別為磁場傳感器1，2，3，4經放大后的輸出信號。再利用三角函數關系tanq=Vx/Vy計算出風向，利用(Vx)2+(Vy)2計算并給出風速的大小并輸出結果。

本實用新型利用簡單的立體幾何的相關知識，只采用了設置有永磁材料的風敏桿和四個磁場傳感器就達到了既能測量風速又能測量風向的目的，將機械彈性風敏桿結構和磁感應傳感器有機地結合在一起，提高了測量靈敏度。與傳統的超聲風速傳感器系統相比，結構簡單，體積小，與熱風速傳感器相比，不存在溫度漂移等問題，使用和安裝方便。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖。圖中，1、2、3、4為磁場傳感器，5為底座圓盤，6為永磁材料，7為風敏桿，8為固定端，9為上圓盤，10?為支撐桿。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本實用新型做進一步說明。

實施例1：如圖所示，該風速風向測量裝置由磁場傳感器1，2，3，4，底座圓盤5，永磁材料6，風敏桿7，固定端8，上圓盤9和支撐桿10組成，其中四個磁場傳感器1，2，3，4用于接收永磁材料6發出的磁場，底座圓盤5用于固定四個磁場傳感器。具體制造過程如下：首先在直徑為60mm的底座圓盤5上以中心為圓心，直徑為16mm的圓周上等距放置4個磁場傳感器1，2，3，4，然后在上述底座圓盤上以中心為圓心，直徑為55mm的圓周上均勻安裝8根細支撐桿10，在桿上支撐和底座圓盤5同樣直徑的上圓盤9，在該圓盤中心下方安裝一垂直下垂的風敏桿7。風敏桿為長度為10mm，直徑為2mm的橡膠彈性材料；風敏桿的下端嵌入一永磁材料6，該永磁材料和磁場傳感器1，2，3，4的靜態距離為10mm。

無風的情況下，風敏桿不發生擺動，在俯視圖上永磁材料應該位于四個磁場傳感器形成的正方形的中心點；在有風的情況下，風敏桿7在風的作用下發生擺動，其擺動的幅度和方向可反映風速和風向，其擺動的幅度和方向可由四個磁場傳感器接收到永磁材料的磁場強弱唯一確定。通過信號處理電路接收四個傳感器的信號并進行處理就可獲得風速和風向信息。