[發(fā)明專利]一種海洋浮標(biāo)監(jiān)測(cè)風(fēng)傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110258613.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-09
• 公開（公告）號(hào): CN113063960A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧會(huì)國(guó);王桂華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠海復(fù)旦創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): G01P5/12
• 分類號(hào): G01P5/12;G01P13/00;G01P13/02;G01P21/00;G01P21/02;G01F1/69;G01C19/36;B63B22/00;G08C17/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種海洋浮標(biāo)監(jiān)測(cè)量風(fēng)傳感器，其特征在于，包括熱式流量傳感器、三維陀螺儀、信號(hào)調(diào)理電路、微處理器、電源模塊和無(wú)線通信模塊；所述微處理器和熱式流量傳感器、三維陀螺儀、電源模塊以及無(wú)線通信模塊電氣連接；所述熱式流量傳感器通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路與微處理器進(jìn)行電氣連接；其中：

所述熱式流量傳感器，主要是以Flow Sens FS5為感應(yīng)元件，F(xiàn)low Sens FS5包括兩個(gè)阻值取決于不同溫度的鉑電阻，它們封裝在一個(gè)芯片器件上；較小面積的低歐姆電阻用作加熱器，而其高歐姆電阻器用于測(cè)量基準(zhǔn)溫度；

所述熱式流量傳感器，設(shè)置4個(gè)，對(duì)稱布置于系統(tǒng)主板的上下左右四個(gè)方位，按順時(shí)針方向，依次編號(hào)為1、2、3、4；

所述三維陀螺儀，也稱地磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)角度傳感器，用于修正移動(dòng)過(guò)程中測(cè)量的風(fēng)向值；三維陀螺儀與微處理器通信，可獲取地磁場(chǎng)方位角；

所述信號(hào)調(diào)理電路，用于獲取風(fēng)速值，主要是將所述熱式流量傳感器的電阻信號(hào)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，并通過(guò)微處器的AD轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行采集；

所述微處理器，為系統(tǒng)核心模塊，包括：最小系統(tǒng)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；微處理器負(fù)責(zé)給系統(tǒng)各模塊供電、實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)各模塊之間的信息交互、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)傳輸?shù)裙δ埽瑫r(shí)嵌入式軟件系統(tǒng)運(yùn)行在此模塊上；

所述無(wú)線通信模塊，是指基于短報(bào)文的北斗通信模塊，主要用于數(shù)據(jù)傳輸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋浮標(biāo)監(jiān)測(cè)量風(fēng)傳感器，其特征在于，對(duì)風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行測(cè)量的具體流程為：

(1)首先獲取四個(gè)熱式流量傳感器的電壓值V1、V2、V3、V4,并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的風(fēng)速值WS1、WS2、WS3、WS4；對(duì)風(fēng)速值進(jìn)行排序，選擇兩個(gè)最大的風(fēng)速值合成風(fēng)速；這里，假設(shè)WS1為最大風(fēng)速，WS2為次大風(fēng)速，風(fēng)速合成公式為：

(2)計(jì)算風(fēng)的來(lái)向與傳感器之間的夾角，計(jì)算公式為：

根據(jù)傳感器布局圖，風(fēng)向值WD為：

WD＝ws1碼值±α， (3)

根據(jù)四路熱式流量傳感器布局，依次編號(hào)為1、2、3、4，最大風(fēng)速碼值，1號(hào)為0°，2號(hào)為90°，3號(hào)為180°，4號(hào)為270°；次大風(fēng)速在最大風(fēng)速左側(cè)為減,最大風(fēng)速碼大于次大風(fēng)速碼，1號(hào)除外；次大風(fēng)在最大風(fēng)右側(cè)為加，最大風(fēng)速碼小于次大風(fēng)速碼，4號(hào)除外；計(jì)算的風(fēng)向結(jié)果如果小于0°，則加360°；

(3)上面計(jì)算的結(jié)果是，假設(shè)1號(hào)正北，2號(hào)正東，3號(hào)正南，4號(hào)正西，采用三維陀螺儀偏北的角度(β)進(jìn)行修正，修正后的風(fēng)向值為：

WD′＝WD-β， (4)

修正的風(fēng)向結(jié)果如果小于0°，則加360°；

(4)將計(jì)算后的風(fēng)速、修正風(fēng)向結(jié)果，經(jīng)過(guò)串行通信口直接連接計(jì)算機(jī)或無(wú)線通信模塊進(jìn)行通信，輸出風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量結(jié)果。