[發明專利]基于微應變的風場檢測裝置及在線風場檢測和評價方法

在審

• 申請號: 201910546310.6
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110220666A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 祁力鈞;楊澤鵬;吳亞壘;肖雨;程湞湞;張豪;楊知倫;劉婠婠
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/06
• 代理公司: 北京中安信知識產權代理事務所(普通合伙) 11248
• 代理人: 李彬;徐林

本發明屬于植保噴霧領域，涉及一種基于微應變的風場檢測裝置及在線風場檢測和評價方法，主要用于懸停狀態下無人機、風洞試驗、風幕機等產生的穩定風場進行在線檢測。本發明采用聚丙烯片來模擬風場下的葉片受風壓彎曲的過程，貼附于聚丙烯片的應變片隨之彎曲并發生的阻值變化，根據應變片組成的全橋電路中壓差信號測量風速風向。本發明可實現自動調節檢測高度，可實現同時對同水平面內多點X、Y、Z方向風速進行快速檢測，并計算該點風向及風速值，可實現檢測點位置的精確調節，還可對風場的分布均勻性進行評價。本發明的風場檢測裝置檢測靈敏度高，檢測精度高，具有較高的使用壽命，檢測部件成本低廉且易于更換。

技術領域

本發明涉及一種基于微應變的風場檢測裝置及在線風場檢測和評價方法，屬于植保噴霧領域。

背景技術

在農業植保領域，植保無人機在大田中噴霧應用持續不斷推進，果園風助式噴霧機械逐步代替傳統沖淋式噴霧機械，利用機械產生的風場有助于霧滴穿透稠密的冠層并促使葉片翻動,提高葉片附著率，并對霧滴的漂移性、均勻性及覆蓋率有著重要的影響，因此對植保無人機、果園風助式噴霧機等施藥作業環境中的風場檢測也十分重要。中國發明專利申請(申請號：201710439738.1)公開了一種風扇隱藏式風速檢測儀，所述裝置使用風扇輪檢測風速，風扇不使用時可隱藏于控制器外殼內腔；中國發明專利申請(申請號：201810467180.2)公開了一種旋翼無人機立體風場測試系統和方法，提出一種基于無線風速傳感器和空間網格相結合的旋翼無人機立體風場測試方法，快速測量各個空間網格測試點的風速。上述風速測量裝置主要以轉輪式及熱敏式風速儀為主，轉輪式風速儀精度要求高、價格昂貴，風輪容易損壞且不易更換，對風速變化感知能力差；熱敏式風速儀探頭鉑絲較易損壞，且易受無人機的下洗氣流中湍流影響，使得測量值高于真實值。難以精確定位，一次僅能單點測量，難以滿足實驗室多組數據不同位置同時檢測的需求，采集效率低，不能實現精確定位測量及遠程調控。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的一個目的是提供一種檢測靈敏度高、檢測精度高、具有較高的使用壽命、檢測部件成本低廉且易于更換、自動化程度高、高效快速、多點位測量風速的基于微應變的風場檢測裝置，用聚丙烯片來模擬風場下的葉片，利用應變片受風彎曲發生阻值變化轉化為壓差信號來檢測風速，可實現對懸停狀態下無人機、風洞試驗、風幕機等產生的穩定風場進行在線檢測，可根據實驗目的對任意目標方向進行風場風速檢測，可根據X、Y、Z方位測量風速值計算該點風速及風向，采集大量風場數據實時傳輸給電腦端，還可對風場的分布均勻性進行評價。

本發明的另一個目的是提供一種在線風場檢測方法以及一種在線風場分布均勻性評價方法。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

不同強度的風場作用于同樣大小的聚丙烯片，會發生不同程度的彎曲變形，貼附在聚丙烯片上的四條應變片隨之發生相同的彎曲變形，并導致各應變片電阻值變化，輸出電壓差隨之改變，輸出電壓差與風速正相關。

本發明的風場檢測裝置就是根據應變片阻值變化導致的輸出電壓差變化來進行植保噴霧時風場的檢測，并可實時調節所測量的風向及所測水平面的高度。

一種基于微應變的風場檢測裝置，該裝置包括支撐條旋轉機構、水平旋轉機構、測風間距調節機構、高度自動調節機構和控制機構。

其中，所述水平旋轉機構包括旋轉框架1、旋轉圓盤12、第一步進電機13和第一角度傳感器18；所述旋轉框架1為一橫截面為正方形的長方體框架，包括水平設置的上層正方形架和下層正方形架。

所述旋轉圓盤12的下端面固定在第一步進電機13的輸出軸上，旋轉圓盤12的邊緣通過多個支撐輻條8與旋轉框架1的下層正方形架固接；所述第一角度傳感器18的兩部分分別固定在第一步進電機13及旋轉圓盤12的下端面上。