[發明專利]一種測量氣流速度的方法和裝置

有效

• 申請號: 202110316376.3
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN112964899B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 徐志凌;包玉德;孫征
• 申請（專利權）人: 北京凌陽偉業科技有限公司
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24;G01P13/02
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本發明涉及一種測量氣流速度的方法和裝置，一方面，接收端能對微弱氣流如微風等反應靈敏，能夠用于對微風和大風范圍內的氣流參數的測量，測量范圍大，并能在環境低溫、雨雪天氣環境下進行測量，另一方面，內側的一組超聲波接收部件所測量的氣流速度的相比于外側一組超聲波接收部件的量程較大，精度即測量準確度較低，但外側的一組超聲波接收部件所測量的氣流速度的精度高，量程相對較小，利用外側的一組超聲波接收部件所測量的氣流速度以及其量程對內側的一組超聲波接收部件所測量的氣流速度進行修正，可以在保證量程較大的情況下，不降低測量的準確度。

技術領域

本發明涉及測量氣流速度技術領域，尤其涉及一種測量氣流速度的方法和裝置。

背景技術

風速風向儀在氣象、民航、公路、農業和新能源領域都發揮著重要的作用，目前，常用的風速風向儀包括風杯風速儀和超聲風速儀，具體地：

1)風杯風速儀：作為一種機械式的風速風向儀，主要通過風力帶動葉輪轉動獲得風速，具體地：將風杯風速儀的葉輪轉動的角速度或葉輪的轉數轉化為脈沖電信號，并以此測算出風速，風杯風速儀的成本較低，但因為有活動結構件如葉輪等容易出現老化故障，導致壽命較短，且因為風速風向儀主要應用于戶有風環境，而當外在環境低溫、雨雪天氣環境下還可能因結冰卡死；且風杯風速儀作為一種機械式的風速風向儀，由于受到結構的限制，導致對微風響應不靈敏，不能準確測出微風的風速，但如果改進結構，使其靈敏，更容易在大風時損壞，因此，風杯風速儀只能在較低端應用場景如對測量精度要求不高的應用場景等使用；

2)超聲風速儀：基于時差法的超聲測風儀大多采用分時原則，一般為正十字等距排列，即兩對超聲波傳感器即超聲波探頭輪流發送和接收信號，分別測量一個平面x軸方向和y軸方向的風速數據，通過時差法計算出實際的風速和風向。整個測量過程中，收發切換次數多，且采樣次數多，雖然測試精度相較于風杯風速儀高，但4個超聲波傳感器的價格較高，比風杯風速儀的售價普遍高出10倍左右，且體積較大；

還有一種基于反射式的超聲測風儀，包括一個一體化收發傳感器(可接收信號，也可發送信號)，以及排列設置的四個超聲波接收傳感器，使用方波驅動發射一體化收發傳感器發送超聲波，通過發送、接收時延來判斷同一個信號到達不同超聲波接收傳感器的時間延遲，缺點是對安裝結構要求高(如形變等因素)，且成本也較高，體積較大；

而在現實應用時，當需要得到準確度更高的氣流速度時，需要在超聲風速儀安裝精準度更高的超聲波傳感器和一體化收發傳感器，這無疑會極大地提高成本，而且，安裝精準度更高的超聲波傳感器和一體化收發傳感器也會降低測量的量程。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供了一種測量氣流速度的方法和裝置。

本發明的一種測量氣流速度的方法的技術方案如下：

采用測量氣流速度的裝置，所述測量氣流速度的裝置包括處理器、作為中心的超聲波發射頭和至少兩組以所述中心呈環形嵌套布置的超聲波接收部件，每組超聲波接收部件包括多個接收端；

所述方法包括：

所述超聲波發射頭同時向每組超聲波接收部件發射超聲波；

每組超聲波接收部件根據接收到的超聲波分別生成一組電信號，并發送至所述處理器；

所述處理器根據接收到的每組電信號分別確定每組超聲波接收部件中的每個接收端所接收到的超聲波的相位差，得到每組超聲波接收部件分別測量的氣流速度，并利用外側的一組超聲波接收部件所測量的氣流速度以及其量程對內側的一組超聲波接收部件所測量的氣流速度進行修正，得到實際氣流速度。

本發明的一種測量氣流速度的方法的有益效果如下：