[發明專利]一種小尺度風場中的三維風向的測量方法

在審

• 申請號: 201711111054.5
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107607741A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 李建微;胡奎
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01P13/02
• 分類號: G01P13/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊,修斯文

1.一種小尺度風場中的三維風向的測量方法，其特征在于：所述測量方法使用三維風向探測器對風向進行探測；所述三維風向探測器包括數據處理器、固定架、水平角探測器和豎向角探測器；所述水平角探測器包括豎向翼、水平向轉角傳感器；所述豎向翼以連接桿鉸接于固定架處，所述水平向轉角傳感器設于固定架處并對連接桿水平向轉角進行測量；所述豎向角探測器包括水平翼、垂直向傾角傳感器和轉軸架；豎向角探測器以轉軸架固定于豎向翼上方或上方旁側處；所述垂直向傾角傳感器設于水平翼內并對水平翼的垂直向傾角進行檢測；所述轉軸架鉸接于水平翼的重心處以使水平翼在轉軸架兩側的重量平衡；當測量方向時，水平向轉角傳感器、垂直向傾角傳感器把測得的數據送至數據處理器進行處理。

2.根據權利要求1所述的一種小尺度風場中的三維風向的測量方法，其特征在于：所述數據處理器對水平向轉角傳感器、垂直向傾角傳感器的測量數據進行處理后生成風向的三維矢量數據。

3.根據權利要求1所述的一種小尺度風場中的三維風向的測量方法，其特征在于：所述水平翼為一錐尖朝向側面的扁形的四面錐，轉軸架鉸接于四面錐的前后錐面處，四面錐的上下錐面為受風面。

4.根據權利要求3所述的一種小尺度風場中的三維風向的測量方法，其特征在于：所述受風面朝側向延伸以擴大迎風面積。

5.根據權利要求4所述的一種小尺度風場中的三維風向的測量方法，其特征在于：所述垂直向傾角傳感器固定于PCB板上，所述PCB板內嵌于豎向角探測器水平翼殼體內，轉軸架以支撐軸鉸接于水平翼的前后端面處；所述支撐軸與水平翼的鉸接點處設有導電滑環，所述導電滑環與PCB板相連以向水平翼內的元器件供電并導出測量數據；所述垂直向傾角傳感器為單軸傾角傳感器，垂直向傾角傳感器的測量軸方向與支撐軸方向、導電滑環位于同一直線上，垂直向傾角傳感器的測量軸與水平翼殼體相接。

6.根據權利要求5所述的一種小尺度風場中的三維風向的測量方法，其特征在于：水平翼殼體的垂直向傾斜角度與垂直向傾角傳感器傳感器同步，當無風時，所述水平翼殼體保持水平。

7.根據權利要求5所述的一種小尺度風場中的三維風向的測量方法，其特征在于：所述垂直向傾角傳感器的測量軸與導電滑環之間設有卡塊，所述卡塊對垂直向傾角傳感器的旋轉進行限位，使垂直向傾角傳感器的旋轉范圍在180度以下。

8.根據權利要求3所述的一種小尺度風場中的三維風向的測量方法，其特征在于：所述水平翼的尖端處固定有棒狀的配重體。

9.根據權利要求1所述的一種小尺度風場中的三維風向的測量方法，其特征在于：所述數據處理器對水平向轉角傳感器、垂直向傾角傳感器的測量數據進行處理時，按以下步驟進行；

A1、從水平向轉角傳感器獲取水平向的風向角度數據，按以正北方向為零度參照，把此數據矢量化得到水平風向HDir（x,y,0）；

A2、從垂直向傾角傳感器獲取以垂直方向角度為參照的風向角度，并把此數據矢量化得垂直風向VDir(0,0,y)；

A3、把水平風向HDir（x,y,0）與垂直風向VDir(0,0,y)相加，得到風向的三維矢量WindDir(x,y,z)。