[發明專利]一種固態二維風速風向測量儀及其測量方法

有效

• 申請號: 201310016160.0
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103630705A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 杜利東;劉成;趙湛;李亮;方震
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01P5/02
• 分類號: G01P5/02;G01P13/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及風速及風向測量技術領域，特別涉及一種固態二維風速風向測量儀及其測量方法。

背景技術

風速和風向是重要的氣象參數，對于人們的日常生活、氣象環境、國防航空、工農業生產、交通運輸都有重要意義，風速和風向測量儀也因此在很多場合得到了廣泛應用。

風速和風向測量原理和相應的測量儀多種多樣，其中作為氣象觀測規范的是機械式風速風向儀，由風杯風速計和風向標組成。風杯風速計中，有三或四個半球形或拋物形空杯，順一面地均勻分布組成一個旋轉結構，在風力作用下其轉速和風速成正比，通過記錄轉速來測量風速。風向標是固定在旋轉支架上的形狀不對稱的物體，受風作用時會順風轉動顯示風向。

機械式風速風向儀的技術成熟，應用廣泛。但此類裝置體積大，使用時占用空間大；組成部件中多種運動和旋轉部件易磨損、使用壽命短，高風速下受風部件容易被破壞；受風部件的慣性較大，無法快速響應風速變化，

此外還有諸如熱線式風速風向儀、壓力式風速風向儀、超聲波風速風向儀等，都存在體積較大的缺點。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明的目的是，解決現有常用風速風向儀體積較大的問題，特別是機械式風速風向儀體積大、易損壞、響應慢的問題。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供了一種固態二維風速風向測量儀，其特征在于，包括受風圓柱、導壓管、傳感器；所述受風圓柱的柱面上分布有偶數個小孔；所述導壓管一端與所述受風圓柱柱面上的小孔連通，另一端與所述傳感器連通；所述傳感器用于測量所述受風圓柱柱面上水平距離等于所述受風圓柱直徑的兩個小孔之間的壓強差。

本發明還提供了一種固態二維風速風向測量儀的測量方法，包括如下步驟：

步驟1：固定測量儀，確定測量儀的方位；

步驟2：在有水平方向的風作用時，測量所述測量儀的受風圓柱柱面上各對水平距離為受風圓柱直徑的點上的壓強差；

步驟3：由獲得的所述壓強差，根據圓柱柱面風壓分布與風速風向的關系，計算出風速和相對于受風圓柱的相對風向；

步驟4：根據所述確定的測量儀的方位，計算實際風向。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明提供的固態二維風速風向儀及其測量方法具有如下有益效果：

(1)本發明中，測量的物理量是壓強，而受風圓柱表面的壓強大小受尺寸的影響小，裝置可以小型化；

(2)本發明中，受風部分是固態的，沒有運動部件，結構不易損壞；

(3)本發明中，壓力或差壓傳感器的響應時間短，可以快速響應風速的變化。

附圖說明

圖1是本發明的一個實施例的二維風速風向儀的結構示意圖；

圖2是本發明的一個實施例的二維風速風向儀的受風圓柱部分的剖面示意圖；

圖3是本發明的另一個實施例的二維風速風向儀的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的技術方案和優點更加清晰易懂，下面結合具體實施例，并參閱附圖，對本發明進一步詳細說明。

需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部分使用同樣的附圖標記。且在附圖中，對實施例的形狀和尺寸比例作了一定調整，以簡化圖示并方便說明各部分的相互關系。再者，附圖和說明書中未繪制或描述、但為實施例正常運作所需的外圍部件或實現方式，為所屬技術領域的普通技術人員所熟知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數的示范，但須知參數不必確切等于相應的值，在給定的容差范圍或設計約束內可以做相應改動。

本發明的核心思想在于：圓柱在受到垂直于圓柱縱軸的風的作用時，柱面上不同點的壓強不同；任取圓柱的一條直徑，其兩端的壓強差與該直徑的迎風角(即風向)和風速有關；用合適設備測量出此壓強差，并確定此壓強差和風速風向的關系，即可解算風速風向。

實施例1