專利名稱：一種超聲波風(fēng)速儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及風(fēng)速風(fēng)向測量領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀。
背景技術(shù)：
目前最常用的風(fēng)速風(fēng)向儀主要包括機(jī)械式風(fēng)速儀和傳統(tǒng)的超聲波風(fēng)速儀。其中， 機(jī)械式風(fēng)速儀主要是通過轉(zhuǎn)動輪來獲得風(fēng)速風(fēng)向信息，但這種風(fēng)速儀存在轉(zhuǎn)動部件，其不適用于風(fēng)沙環(huán)境并且老化、結(jié)冰現(xiàn)象很難克服，有很大的使用局限性；另一種就是傳統(tǒng)的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，它的缺點主要是其安裝超聲波探頭的測量臂很容易受到碰撞而產(chǎn)生一定的型變，從而影響測量結(jié)果，另一方面，傳統(tǒng)超聲波風(fēng)速儀測量出來的是相對風(fēng)速，不能真實的反映出風(fēng)能的大小，本實用新型提出了一種適用于風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)速風(fēng)向儀。

實用新型內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上不足，本實用新型旨在提供一種結(jié)構(gòu)安全可靠適用于風(fēng)力發(fā)電場所使用的風(fēng)速風(fēng)向儀。本實用新型的目的通過如下手段來實現(xiàn)。一種超聲波風(fēng)速儀，主要由頂蓋、安裝有四個具有發(fā)射和接收功能的超聲波探頭的儀器安裝盤、連接在儀器安裝盤與安裝固定盤間的支撐筒、連接在頂蓋與儀器安裝盤之間的支撐柱等組成；處理電路板設(shè)置在支撐筒內(nèi)；安裝盤的底部設(shè)置有氣壓傳感器；所述四個超聲波探頭兩兩相對依次相鄰成90度夾角安裝在同一水平面上；每一探頭與頂蓋的垂直距離均相等，且與儀器安裝盤成45度夾角；處理電路板設(shè)置在支撐筒內(nèi)部。本實用新型通過測量四個(兩對)超聲波發(fā)射/接收探頭沿空氣中正反兩個方向傳播所需要的時間差，先計算出相對風(fēng)速，再通過對環(huán)境氣壓的測量從而得到絕對風(fēng)速。本實用新型解決了機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向儀存在轉(zhuǎn)動部件的缺點，同時也解決了傳統(tǒng)超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的測量臂容易受到機(jī)械損壞的缺點，并且也解決了傳統(tǒng)風(fēng)速風(fēng)向儀不能測量絕對風(fēng)速的局限性。


如下圖1為本實用新型風(fēng)速風(fēng)向儀總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為從儀器安裝盤頂部俯視看到的四個超聲波探頭兩兩相對布置圖。圖3為本實用新型風(fēng)速風(fēng)向儀系統(tǒng)原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施作進(jìn)一步的描述。但是應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下面的實施方式只是示例性的，而不是為了限制本實用新型的范圍及應(yīng)用。由圖1可看出，本實用新型主要由頂蓋1、安裝有四個具有發(fā)射和接收功能的超聲波探頭201、202、203及204的儀器安裝盤3、連接在儀器安裝盤與安裝固定盤4間的支撐筒5、連接在頂蓋與儀器安裝盤之間的支撐柱6等組成；處理電路板設(shè)置在支撐筒5內(nèi)；儀器安裝盤的底部設(shè)置有氣壓傳感器8。結(jié)合圖2可看到四個超聲波探頭兩兩相對(如圖中 201和202兩個超聲波探頭構(gòu)成一兩兩相對，另外兩個探頭203和204構(gòu)成一兩兩相對)依次相鄰成90度夾角安裝在同一水平面上；每一探頭與頂蓋的垂直距離均相等，且與儀器安裝盤成45度夾角；處理電路板設(shè)置在支撐筒5內(nèi)部，10為RS485總線接口。為避免風(fēng)雪遮擋影響測量的準(zhǔn)確性，頂蓋的下部和超聲波探頭下部分別設(shè)置有加熱片11和12。圖3為本實用新型風(fēng)速風(fēng)向儀系統(tǒng)原理圖，所述風(fēng)速風(fēng)向傳感器系統(tǒng)包括超聲波驅(qū)動電路、計時單元(共四個)、電源單元、數(shù)據(jù)采集處理單元、數(shù)據(jù)接口單元，所述的風(fēng)速風(fēng)向儀在工作過程中四個超聲波探頭會接收到來自對面的探頭的超聲波信號，通過對超聲波傳播時間的測量，從而計算出風(fēng)速和風(fēng)向信息。為了得到更好的機(jī)械強(qiáng)度和抗干擾能力，在機(jī)械設(shè)計方面采用的是鎂鋁合金，它具有強(qiáng)度高，抗電磁干擾能力強(qiáng)，導(dǎo)熱性好。在實際的制造過程中，要確保每個探頭與儀器安裝盤的夾角均為45度，并且要嚴(yán)格計算頂蓋到探頭的距離，以確保相對的兩個探頭能夠充分的接收到對方發(fā)出的超聲波信號。本實施例中所采用的四個超聲波發(fā)射/接收探頭的頻率是200KHZ的超聲波傳感器，該超聲波傳感器是收發(fā)一體的，這樣即節(jié)約了成本又減小了設(shè)計和制造的復(fù)雜度。
權(quán)利要求1.一種超聲波風(fēng)速儀，其特征在于，主要由頂蓋、安裝有四個具有發(fā)射和接收功能的超聲波探頭的儀器安裝盤、連接在儀器安裝盤與安裝固定盤間的支撐筒、連接在頂蓋與儀器安裝盤之間的支撐柱等組成；處理電路板設(shè)置在支撐筒內(nèi)；安裝盤的底部設(shè)置有氣壓傳感器；所述四個超聲波探頭兩兩相對依次相鄰成90度夾角安裝在同一水平面上；每一探頭與頂蓋的垂直距離均相等，且與儀器安裝盤成45度夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之超聲波風(fēng)速儀，其特征在于，所述頂蓋的下部和超聲波探頭下部設(shè)置有加熱片。
專利摘要本實用新型公開了一種超聲波風(fēng)速儀，主要由頂蓋、安裝有四個具有發(fā)射和接收功能的超聲波探頭的儀器安裝盤、連接在儀器安裝盤與安裝固定盤間的支撐筒、連接在頂蓋與儀器安裝盤之間的支撐柱等組成；處理電路板設(shè)置在支撐筒內(nèi)；安裝盤的底部設(shè)置有氣壓傳感器；所述四個超聲波探頭兩兩相對依次相鄰成90度夾角安裝在同一水平面上；每一探頭與頂蓋的垂直距離均相等，且與儀器安裝盤成45度夾角；處理電路板設(shè)置在支撐筒內(nèi)部。本實用新型可以對測量三維的風(fēng)速風(fēng)向進(jìn)行精確求算，沒有活動的機(jī)械器件，且?guī)в屑訜嵫b置，不需要經(jīng)常維護(hù)，能適用于惡劣環(huán)境條件下的全天候風(fēng)速風(fēng)向測量。
文檔編號G01P13/02GK202075304SQ20112015223
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者吳宗玲, 周國華, 張宇行, 曾德兵, 潘煒, 苗強(qiáng), 閆連山, 陳娟子 申請人:成都阜特科技有限公司, 西南交通大學(xué)