[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

本發明公開了一種風速測量儀及其測量方法，包括基座、旋轉安裝在基座上的支架，支架上固定安裝有風杯，還包括摩擦發電傳感器，該摩擦發電傳感器包括相對設置的活動摩擦組件以及固定感應組件；活動摩擦組件包括支撐桿、摩擦頭、摩擦膜，所述摩擦膜為得電子材料薄膜；固定感應組件包括固定在一起且依次疊放的第一金屬電極板、第一隔板、第二金屬電極板、第二隔板；第一金屬電極板、第二金屬電極板分別連接穩壓電路的兩個輸入端，穩壓電路的輸出端連接單片機的信號輸入端，單片機的顯示端組連接有顯示器。本發明結合摩擦發電的原理設計了一種精度高，響應時間快，且結構簡單，價格便宜的風速測量儀，并且提供了其測量方法。

技術領域

本發明涉及風速測量設備領域，尤其涉及一種風速測量儀及其測量方法。

背景技術

目前市場上使用的風速計包括風杯風速計、螺旋槳式風速計、熱線風速計和數字式風速計等。

風杯風速計是最常見的一種風速計。轉杯式風速計最早由英國魯賓孫發明，當時是四杯，后來改用三杯。三個互成120度固定在架上的拋物形或半球形的空杯都順一面，整個架子連同風杯裝在一個可以自由轉動的軸上。在風力的作用下風杯繞軸旋轉，其轉速正比于風速。轉速可以用電觸點、測速發電機或光電計數器等記錄。

螺旋槳式風速計是一組三葉或四葉螺旋槳繞水平軸旋轉的風速計。螺旋槳裝在一個風標的前部，使其旋轉平面始終正對風的來向，它的轉速正比于風速。

上述的各種風速測量儀，普遍使用的是需要耗能的風速傳感器，這就造成了一定的能源消耗的增加，其次某些傳感器的響應時間慢，精度也不高，而要求高精度，相應價格也會貴很多。還有一些風速測量儀，結構本身設計相對復雜，制作耗時。

發明內容

有鑒于現有技術中風速計的至少一個缺陷，本發明的目的是提供一種風速測量儀及其測量方法，結合摩擦發電的原理設計一種精度高，響應時間快，且結構簡單，價格便宜的風速測量儀，并且提供其測量方法。

為了達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種風速測量儀，包括基座、旋轉安裝在基座上的支架，所述支架上固定安裝有風杯，其關鍵在于：還包括摩擦發電傳感器，該摩擦發電傳感器包括相互摩擦接觸的活動摩擦組件和固定感應組件；

活動摩擦組件包括支撐桿、摩擦頭、摩擦膜，支撐桿的上端固定在支架上，下端固定設置有摩擦頭，摩擦頭的表面設置有摩擦膜，所述摩擦膜為得電子材料薄膜；

固定感應組件包括固定在一起且依次疊放的第一金屬電極板、第一隔板、第二金屬電極板、第二隔板，固定感應組件固定在基座上表面，其中第一金屬電極板位于摩擦膜的旋轉半徑上；

所述第一金屬電極板、第二金屬電極板分別連接穩壓電路的兩個輸入端，所述穩壓電路的輸出端連接單片機的信號輸入端，單片機還設置有顯示端組，該顯示端組連接有顯示器。

本發明是基于最新的摩擦發電技術開發的一種風速測量儀，摩擦頭可通過粘接或其它方式固定在支撐桿的下端，摩擦膜可通過粘接或其它方式固定貼附在摩擦頭的表面，第一金屬電極板、第一隔板、第二金屬電極板、第二隔板可通過粘接或卡接或其它方式疊合在一起并固定在基座上，第一金屬電極板朝向摩擦膜并與摩擦膜接觸，第二隔板與基座的上表面接觸。

由于活動摩擦組件的摩擦膜由支架帶動旋轉，每旋轉一周與第一金屬電極板摩擦一次。由于摩擦生電，如果將第一金屬電極板經電阻連接第二金屬電極板便可在兩者之間輸出一個脈沖電壓。在第一金屬電極板、第二金屬電極板分別引出一根線，連接穩壓電路，再利用穩壓電路穩壓后輸入給單片機，單片機檢測連續兩個脈沖的間隔時間T，再接合摩擦膜與第一金屬電極板的接觸點到支架的旋轉中心的半徑R，即可計算出風速，通過顯示器進行顯示，本發明結構簡單，靈敏度高，便于廣泛推廣與應用。