[實(shí)用新型]一種超聲波風(fēng)速儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120152231.6
• 申請(qǐng)日: 2011-05-13
• 公開（公告）號(hào): CN202075304U
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆連山;吳宗玲;陳娟子;曾德兵;周國(guó)華;潘煒;張宇行;苗強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué);成都阜特科技有限公司
• 主分類號(hào): G01P5/24
• 分類號(hào): G01P5/24;G01P13/02
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀。?

背景技術(shù)

目前最常用的風(fēng)速風(fēng)向儀主要包括機(jī)械式風(fēng)速儀和傳統(tǒng)的超聲波風(fēng)速儀。其中，機(jī)械式風(fēng)速儀主要是通過轉(zhuǎn)動(dòng)輪來獲得風(fēng)速風(fēng)向信息，但這種風(fēng)速儀存在轉(zhuǎn)動(dòng)部件，其不適用于風(fēng)沙環(huán)境并且老化、結(jié)冰現(xiàn)象很難克服，有很大的使用局限性；另一種就是傳統(tǒng)的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，它的缺點(diǎn)主要是其安裝超聲波探頭的測(cè)量臂很容易受到碰撞而產(chǎn)生一定的型變，從而影響測(cè)量結(jié)果，另一方面，傳統(tǒng)超聲波風(fēng)速儀測(cè)量出來的是相對(duì)風(fēng)速，不能真實(shí)的反映出風(fēng)能的大小，本實(shí)用新型提出了一種適用于風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)速風(fēng)向儀。?

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本實(shí)用新型旨在提供一種結(jié)構(gòu)安全可靠適用于風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)所使用的風(fēng)速風(fēng)向儀。?

本實(shí)用新型的目的通過如下手段來實(shí)現(xiàn)。?

一種超聲波風(fēng)速儀，主要由頂蓋、安裝有四個(gè)具有發(fā)射和接收功能的超聲波探頭的儀器安裝盤、連接在儀器安裝盤與安裝固定盤間的支撐筒、連接在頂蓋與儀器安裝盤之間的支撐柱等組成；處理電路板?設(shè)置在支撐筒內(nèi)；安裝盤的底部設(shè)置有氣壓傳感器；所述四個(gè)超聲波探頭兩兩相對(duì)依次相鄰成90度夾角安裝在同一水平面上；每一探頭與頂蓋的垂直距離均相等，且與儀器安裝盤成45度夾角；處理電路板設(shè)置在支撐筒內(nèi)部。?

本實(shí)用新型通過測(cè)量四個(gè)(兩對(duì))超聲波發(fā)射/接收探頭沿空氣中正反兩個(gè)方向傳播所需要的時(shí)間差，先計(jì)算出相對(duì)風(fēng)速，再通過對(duì)環(huán)境氣壓的測(cè)量從而得到絕對(duì)風(fēng)速。本實(shí)用新型解決了機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向儀存在轉(zhuǎn)動(dòng)部件的缺點(diǎn)，同時(shí)也解決了傳統(tǒng)超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的測(cè)量臂容易受到機(jī)械損壞的缺點(diǎn)，并且也解決了傳統(tǒng)風(fēng)速風(fēng)向儀不能測(cè)量絕對(duì)風(fēng)速的局限性。?

附圖說明如下：?

圖1為本實(shí)用新型風(fēng)速風(fēng)向儀總體結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖2為從儀器安裝盤頂部俯視看到的四個(gè)超聲波探頭兩兩相對(duì)布置圖。?

圖3為本實(shí)用新型風(fēng)速風(fēng)向儀系統(tǒng)原理圖。?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施作進(jìn)一步的描述。但是應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下面的實(shí)施方式只是示例性的，而不是為了限制本實(shí)用新型的范圍及應(yīng)用。?

由圖1可看出，本實(shí)用新型主要由頂蓋1、安裝有四個(gè)具有發(fā)射和接收功能的超聲波探頭201、202、203及204的儀器安裝盤3、連接在儀器安裝盤與安裝固定盤4間的支撐筒5、連接在頂蓋與儀器安?裝盤之間的支撐柱6等組成；處理電路板設(shè)置在支撐筒5內(nèi)；儀器安裝盤的底部設(shè)置有氣壓傳感器8。結(jié)合圖2可看到四個(gè)超聲波探頭兩兩相對(duì)(如圖中201和202兩個(gè)超聲波探頭構(gòu)成一兩兩相對(duì)，另外兩個(gè)探頭203和204構(gòu)成一兩兩相對(duì))依次相鄰成90度夾角安裝在同一水平面上；每一探頭與頂蓋的垂直距離均相等，且與儀器安裝盤成45度夾角；處理電路板設(shè)置在支撐筒5內(nèi)部，10為RS485總線接口。為避免風(fēng)雪遮擋影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，頂蓋的下部和超聲波探頭下部分別設(shè)置有加熱片11和12。?

圖3為本實(shí)用新型風(fēng)速風(fēng)向儀系統(tǒng)原理圖，所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器系統(tǒng)包括：超聲波驅(qū)動(dòng)電路、計(jì)時(shí)單元(共四個(gè))、電源單元、數(shù)據(jù)采集處理單元、數(shù)據(jù)接口單元，所述的風(fēng)速風(fēng)向儀在工作過程中四個(gè)超聲波探頭會(huì)接收到來自對(duì)面的探頭的超聲波信號(hào)，通過對(duì)超聲波傳播時(shí)間的測(cè)量，從而計(jì)算出風(fēng)速和風(fēng)向信息。?

為了得到更好的機(jī)械強(qiáng)度和抗干擾能力，在機(jī)械設(shè)計(jì)方面采用的是鎂鋁合金，它具有強(qiáng)度高，抗電磁干擾能力強(qiáng)，導(dǎo)熱性好。在實(shí)際的制造過程中，要確保每個(gè)探頭與儀器安裝盤的夾角均為45度，并且要嚴(yán)格計(jì)算頂蓋到探頭的距離，以確保相對(duì)的兩個(gè)探頭能夠充分的接收到對(duì)方發(fā)出的超聲波信號(hào)。?

本實(shí)施例中所采用的四個(gè)超聲波發(fā)射/接收探頭的頻率是200KHz的超聲波傳感器，該超聲波傳感器是收發(fā)一體的，這樣即節(jié)約了成本又減小了設(shè)計(jì)和制造的復(fù)雜度。?