[發(fā)明專利]一種風速風向的離線測量小車

在審

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• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN107942093A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 施衛(wèi)杰
• 申請（專利權）人: 湖州靈感電子科技有限公司
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24;G01P13/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司11246
• 代理人: 郭曉鳳

技術領域

本發(fā)明涉及風力發(fā)電測量技術領域，特別涉及一種風速風向的離線測量小車。

背景技術

風能就是空氣流動所產生的動能，風場風資源的品質時刻影響著風力機的運行，風速和風向是風場的重要因素，測量的準確與否直接影響到風場特性的研究。

常用的風速風向的測量方法主要有風向標、風杯、風輪、超聲波等，目前，國內外對風速風向的測量方法主要以超聲波測量法為主，超聲波測風儀因為具有安裝簡單、維護方便、測量精度高等特點，在工業(yè)生產和科學實驗中都有廣泛應用。超聲波測風儀在特殊要求下，需要在相對于大地運動的基座上進行測量時，如在行駛的汽車上或航行的船舶上等，傳統(tǒng)的超聲波測風儀因為無法修正基座運動給測量帶來的偏差從而無法得到準確的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內容

(一)解決的技術問題

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種風速風向的離線測量小車，通過超聲波時差法測量平面二維風速，結合霍爾傳感器和電子羅盤測量小車的運動方向和速度，對測得的風速風向進行修正從而獲得準確的風速風向數(shù)據(jù)，適用于基座移動過程中的測量。

(二)技術方案

一種風速風向的離線測量小車，包括本體、基座、前輪和后輪，所述本體位于所述基座上面，兩個所述前輪分別通過前轉動軸與所述基座相連接，兩個所述后輪分別通過后轉動軸與所述基座相連接，所述本體上表面設有超聲波換能器組，所述超聲波換能器組包括第一～第四超聲波換能器，所述第一超聲波換能器和所述第二超聲波換能器相對的位于所述本體上表面的水平中線兩端，所述第一超聲波換能器和所述第二超聲波換能器構成超聲波換能器收發(fā)對，所述第三超聲波換能器和所述第四超聲波換能器相對的位于所述本體上表面的豎直中線兩端，所述第三超聲波換能器和所述第四超聲波換能器也構成超聲波換能器收發(fā)對；所述基座下面設有測速裝置，所述測速裝置位于兩個所述前輪之間，其中一個所述前輪上粘有磁鋼；所述本體正面設有液晶顯示屏，所述液晶顯示屏一側設有鍵盤，所述鍵盤為四行三列12鍵鍵盤矩陣；所述本體背面設有電池倉，所述電池倉兩側分別設有SD卡槽和RS485接口；所述本體內部設有控制電路板，所述控制電路板包括控制單元、自激驅動單元、信號調理單元、存儲單元、按鍵輸入單元、顯示單元和RS485通信單元；所述基座內部設有方向測量單元，所述測速裝置內部設有基座測速單元；所述按鍵輸入單元與所述鍵盤電連接，通過所述鍵盤輸入啟停或修改設定測試參數(shù)；所述控制單元輸出激勵脈沖信號送給所述自激驅動單元的輸入端，所述自激驅動單元對所述激勵脈沖信號進行自激震蕩，驅動所述超聲波換能器收發(fā)對的發(fā)射部發(fā)射超聲波信號，所述信號調理單元對所述超聲波換能器收發(fā)對的接收部所接受的所述超聲波信號進行放大、濾波和包絡檢波，得到所述超聲波信號的到達時間數(shù)據(jù)送入所述控制單元；所述方向測量單元與所述控制單元的UART0口相連接，將小車行駛方向的測量數(shù)據(jù)送入所述控制單元；所述基座測速單元與所述控制單元的UART1口相連接，將小車行駛速度的測量數(shù)據(jù)送入所述控制單元；所述控制單元對采集的測試數(shù)據(jù)處理分析，計算得到風速風向的真實數(shù)據(jù)，輸出連接所述存儲單元和所述顯示單元；所述存儲單元和所述SD卡槽電連接，將計算數(shù)據(jù)保存在SD卡內；所述顯示單元與所述液晶顯示屏電連接，實時顯示二維曲線擬合后的實際風速以及各坐標軸的風向角；所述RS485通信單元與所述RS485接口電連接，所述控制單元還通過所述RS485通信單元與上位機相連接，將所述風速風向的真實數(shù)據(jù)上傳給所述上位機進行存儲和進一步處理分析。

進一步的，所述控制單元選用32位ARM控制器LPC1768。

進一步的，所述第一～第四超聲波換能器均選用FUS-200型超聲波換能器。

進一步的，所述自激驅動單元包括脈沖變壓器、場效應管、第一和第二三極管、電感、第一～第三二極管、第一～第四電容和第一～第九電阻。

進一步的，所述信號調理單元包括放大電路、濾波電路和包絡檢波電路；所述放大電路包括兩片運算放大器OP37和RC網(wǎng)絡，所述濾波電路為單運算放大器TL082為核心的壓控電壓源二階帶通濾波器，所述包絡檢波電路選用電壓比較器LM393。

進一步的，所述方向測量單元選用電子羅盤LSM303DLH。

進一步的，所述基座測速單元選用集成常開開關型霍爾傳感器A04E。

進一步的，所述按鍵輸入單元包括鍵盤掃描芯片、鍵盤、石英晶振、第五～第七電容和第十～第十六電阻，其中所述鍵盤掃描芯片選用ZLG7289，所述鍵盤為四行三列12鍵鍵盤矩陣。