[實(shí)用新型]超聲波測風(fēng)儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320884474.8
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN203643467U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張自嘉;陸健;張麗萍;李賀
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01P5/18
• 分類號: G01P5/18;G01P13/02
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及風(fēng)速風(fēng)向測量領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波測風(fēng)儀。

背景技術(shù)：

風(fēng)速儀在氣象、民航、公路、農(nóng)業(yè)和新能源領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用。目前超聲波式風(fēng)速儀已經(jīng)成為風(fēng)速儀應(yīng)用和發(fā)展的主流。

目前的超聲波式風(fēng)速風(fēng)向儀主要是基于時差法和相位差法的測量原理，裝置在設(shè)計(jì)中，往往需要將超聲波傳感器安置在與地理南北、東西相同的方向上，在用戶使用時，往往需要按照預(yù)先設(shè)定的方向與地理南北、東西方向校正安裝，若安裝方向發(fā)生誤差，則會導(dǎo)致測量結(jié)果發(fā)生錯誤。同時，現(xiàn)有的超聲波風(fēng)速儀大多采用分時原則，即一對超聲波換能器輪流發(fā)送和接收信號，需要測量的次數(shù)多，并且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往由于多次測量導(dǎo)致測量結(jié)果有誤差。

發(fā)明內(nèi)容：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單、安裝簡便、測量結(jié)果精準(zhǔn)的超聲波測風(fēng)儀。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種超聲波測風(fēng)儀包括機(jī)殼、風(fēng)速風(fēng)向測量模塊、方向校正模塊及主控制模塊，

所述機(jī)殼包括上安裝盒和下安裝盒，上安裝盒與下安裝盒通過支架相連，所述下安裝盒下方設(shè)有安裝立柱，用于支撐固定作用；

風(fēng)速風(fēng)向測量模塊包括一個超聲波發(fā)射傳感器和三個超聲波接收傳感器，它們分別與主控模塊相連；所述方向校正模塊也與主控模塊相連；

所述主控制模塊和方向校正模塊放置在下安裝盒中，三個超聲波接收傳感器內(nèi)嵌在在下安裝盒中并呈等邊三角形分布，超聲波發(fā)射傳感器內(nèi)嵌在上安裝盒中，超聲波發(fā)射傳感器位于三個超聲波接收傳感器正上方，并對應(yīng)位于三個超聲波接收傳感器形成的等邊三角形的中心位置。

所述主控制模塊包括CPLD/FPGA控制器、電源模塊、RS485接口模塊、超聲波驅(qū)動電路、溫度補(bǔ)償模塊、信號調(diào)理電路以及閾值比較電路，所述的電源模塊、RS485接口模塊、溫度補(bǔ)償模塊、超聲波驅(qū)動電路以及閾值比較電路均與CPLD/FPGA控制器相連接，所述電源模塊還與超聲波驅(qū)動電路模塊連接，所述超聲波發(fā)射傳感器與超聲波驅(qū)動電路模塊連接，所述超聲波接收傳感器與信號調(diào)理電路連接。

方向校正模塊包括一磁力傳感器。超聲波發(fā)射傳感器與超聲波接收傳感器具有一定的輻射方向開角。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

1.本實(shí)用新型超聲波測風(fēng)儀采用一個超聲波發(fā)射器和三個超聲波接收器，使電路結(jié)構(gòu)更加簡單。測量過程中只通過一次發(fā)送超聲波，就可以測量出風(fēng)速和方向。

2.本實(shí)用新型超聲波測風(fēng)儀具有方向校正模塊，可在設(shè)備安裝時無需考慮設(shè)備安裝方向的問題，在測量過程中，可實(shí)現(xiàn)對測量方向進(jìn)行修正到預(yù)先制定的方向，簡化了安裝的流程，提高了測量的準(zhǔn)確性。

3.本實(shí)用新型超聲波測風(fēng)儀電路設(shè)計(jì)簡單、成本低，電路采用模塊化設(shè)計(jì)。

4.本實(shí)用新型環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。上安裝盒可以遮擋雨雪和沙塵，降低異物對風(fēng)速測量的影響，同時上安裝盒也可以阻止垂直方向上的風(fēng)的干擾，提高了整個系統(tǒng)測量精度。

附圖說明:

圖1為超聲波測風(fēng)儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2超聲波測風(fēng)儀的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為主控制模塊電路組成框圖。

圖4為本實(shí)用新型風(fēng)速風(fēng)向測量裝置利用磁力傳感器對所測參數(shù)進(jìn)行校正，從而得出實(shí)際環(huán)境條件下的風(fēng)速風(fēng)向參數(shù)的方法原理示意圖。

圖5為本實(shí)用新型的超聲波發(fā)射傳感器發(fā)射驅(qū)動電路。

圖6為本實(shí)用新型的超聲波接收傳感器信號調(diào)理電路及閾值比較電路原理圖。

圖7為本實(shí)用新型的方向校正模塊電路原理圖。

圖8為溫度補(bǔ)償電路原理圖。

圖中：1-上安裝盒；?21-支架；22-支架；23-支架；31-超聲波接收傳感器A；32-超聲波接收傳感器B；33-超聲波接收傳感器C；4-超聲波發(fā)射傳感器；5.下安裝盒；6.安裝立柱。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行說明。

如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的超聲波測風(fēng)儀包括機(jī)殼、風(fēng)速風(fēng)向測量模塊、方向校正模塊及主控制模塊。

機(jī)殼包括上安裝盒1和下安裝盒5，上安裝盒1與下安裝盒5通過支架3相連，下安裝盒5底部連接在安裝立柱6上，安裝立柱用于支撐固定作用。上安裝盒1與下安裝盒5相對設(shè)置，并通過三根支架連接為一體。