[發明專利]一種風速測量儀及其測量方法

有效

• 申請號: 201611067410.3
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106706955B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 吳英;廖露;鄧乙平;向毅;柏俊杰;張小云;施金良;楊如森
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G01P5/07
• 分類號: G01P5/07
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 龍玉洪

1.一種風速測量儀，包括基座(1)、旋轉安裝在基座(1)上的支架(2)，所述支架(2)上固定安裝有風杯(3)，其特征在于：還包括摩擦發電傳感器(4)，該摩擦發電傳感器(4)包括相互摩擦接觸的活動摩擦組件(41)和固定感應組件(42)；

活動摩擦組件(41)包括支撐桿(41a)、摩擦頭(41b)、摩擦膜(41c)，支撐桿(41a)的上端固定在支架(2)上，下端固定設置有摩擦頭(41b)，摩擦頭(41b)的表面設置有摩擦膜(41c)，所述摩擦膜(41c)為得電子材料薄膜；

固定感應組件(42)包括固定在一起且依次疊放的第一金屬電極板(42a)、第一隔板(42b)、第二金屬電極板(42c)、第二隔板(42d)，固定感應組件(42)固定在基座(1)上表面，其中第一金屬電極板(42a)位于摩擦膜(41c)的旋轉半徑上；

所述第一金屬電極板(42a)、第二金屬電極板(42c)分別連接穩壓電路(5)的兩個輸入端，所述穩壓電路(5)的輸出端連接單片機(6)的信號輸入端，單片機(6)還設置有顯示端組，該顯示端組連接有顯示器(7)；

所述穩壓電路(5)包括集成運放，所述第一金屬電極板(42a)經電阻R3連接第二金屬電極板(42c)，電阻R3還并聯有電容C4，所述第一金屬電極板(42a)還連接集成運放的同相輸入端，所述第二金屬電極板(42c)還連接集成運放的反相輸入端，集成運放的輸出端經電阻R4連接單片機(6)的信號輸入端；

電容C4用于對第一金屬電極板(42a)與摩擦膜(41c)產生的摩擦電壓信號進行平滑濾波，形成比較整齊的矩形脈沖信號；

摩擦發電傳感器(4)的輸出電壓經集成運放后再連接單片機(6)，在電壓較低時，會提高摩擦發電傳感器(4)的靈敏度，在電壓較高時，可以保護單片機(6)，因為集成運放的輸出端電壓恒定。

2.根據權利要求1所述的風速測量儀，其特征在于：所述摩擦頭(41b)為半圓柱狀，摩擦頭(41b)的圓弧面朝下，且貼附所述摩擦膜(41c)。

3.根據權利要求2所述的風速測量儀，其特征在于：所述支撐桿(41a)材料為亞克力，所述摩擦頭(41b)的材料為海綿。

4.根據權利要求3所述的風速測量儀，其特征在于：所述第一金屬電極板(42a)的上表面固定設置有半球狀凸起陣列。

5.根據權利要求1所述風速測量儀，其特征在于：所述得電子材料薄膜或是PTFE膜、或是FEP膜、或是PET膜、或是PDMS膜、或是Parylene?F膜、或是Kapton膜；

所述第一金屬電極板(42a)、第二金屬電極板(42c)均為銅片；第一隔板(42b)、第二隔板(42d)均為亞克力板。

6.一種風速測量儀的測量方法，用于權利要求1所述的風速測量儀，其特征在于，包括如下步驟：

步驟a:獲取摩擦發電傳感器(4)的第N次觸發時間T1；

步驟b:獲取摩擦發電傳感器(4)的第N+1次觸發時間T2；

步驟c:計算摩擦發電傳感器(4)的第N次與第N+1次的觸發時間間隔T，T＝T2-T1；

步驟d:計算風速V，V＝2πR/T，其中R為摩擦膜(41c)與第一金屬電極板(42a)接觸點繞支架(2)軸心旋轉的半徑，

步驟e:通過顯示器(7)顯示風速V。