專利名稱：全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種風(fēng)速風(fēng)向傳感器，尤其涉及一種全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器。
背景技術(shù)：
在氣象觀測上，對于風(fēng)速風(fēng)向的測量，目前仍廣泛應(yīng)用傳統(tǒng)的風(fēng)杯與風(fēng)向標(biāo)。對于風(fēng)速的測量，其基本原理是風(fēng)杯或槳葉的旋轉(zhuǎn)速度與風(fēng)速成一定的比例，通過將風(fēng)杯和槳葉的旋轉(zhuǎn)速度通過開關(guān)(光或電的形式)轉(zhuǎn)換成電信號，通過測電信號變化頻率實現(xiàn)對風(fēng)速的測量。而對于風(fēng)向的測量，則采用風(fēng)向標(biāo)，其通常由水平指向桿、尾翼和旋轉(zhuǎn)軸組成，在風(fēng)的作用下，尾翼產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩使風(fēng)向標(biāo)轉(zhuǎn)動，使指向桿指示風(fēng)向，再通過多組光或電開關(guān)的編碼形式，實現(xiàn)風(fēng)向測量。目前也有各種新型的風(fēng)速風(fēng)向傳感器出現(xiàn)，例如電熱式風(fēng)速儀、超聲式風(fēng)速儀和壓差式風(fēng)速儀等。然而，無論是傳統(tǒng)的風(fēng)杯與風(fēng)向標(biāo)還是上述的各種新型的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其均具有金屬導(dǎo)線。而隨著計算機的普及，氣象數(shù)據(jù)的檢測要實現(xiàn)完全自動化，需要電子傳感的風(fēng)速風(fēng)向傳感器，自動進行氣象觀測和資料收集、傳輸，實現(xiàn)自動氣象站，做到無人值守，如何提高電子化系統(tǒng)的抗雷擊性能也是設(shè)計者需要考慮的重要問題之一。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，以提高風(fēng)速風(fēng)向傳感器的抗雷擊性能。為達(dá)到上述目的，本實用新型提供了一種全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，包括:風(fēng)向碼盤，其包括可自由旋轉(zhuǎn)的第一水平圓盤體，所述第一水平圓盤體的中心固定安裝有第一豎直連桿，所述第一豎直連桿上固定安裝有風(fēng)向標(biāo)，所述第一水平圓盤體的邊緣上開設(shè)有若干個沿其中心點環(huán)形均勻分布的通光孔，每個所述通光孔位于一個相對于所述第一水平圓盤體中心的地理方位上，每個所述通光孔內(nèi)安裝有一個光學(xué)干涉薄膜濾波器，每個所述光學(xué)干涉薄膜濾波器對應(yīng)于一個不同的波長，所述風(fēng)向標(biāo)固定指向其中一個所述光學(xué)干涉薄膜濾波器所在的地理方位，所述第一水平圓盤體的下方在與所述光學(xué)干涉薄膜濾波器的環(huán)形運動軌跡對應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第一光纖準(zhǔn)直器，所述第一水平圓盤體的上方在與所述第一光纖準(zhǔn)直器配合對應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第二光纖準(zhǔn)直器；第一 Y型光纖耦合器，用于將寬帶光源發(fā)射出的傳輸光分成兩路；其中，所述第一光纖準(zhǔn)直器，用于接收所述第一 Y型光纖耦合器輸出的其中一路傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向所述光學(xué)干涉薄膜濾波器；所述第二光纖準(zhǔn)直器，用于接收所述準(zhǔn)直光在穿過運動中的所述光學(xué)干涉薄膜濾波器而形成的透射光并將其耦合成傳輸光輸出；WDM波分復(fù)用器，用于接收所述第二光纖準(zhǔn)直器輸出的傳輸光轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的位置方位編碼；風(fēng)速碼盤，其包括可自由旋轉(zhuǎn)的第二水平圓盤體，所述第二水平圓盤體的中心固定安裝有第二豎直連桿，所述第二豎直連桿上固定安裝有風(fēng)杯，所述第二水平圓盤體的下表面上設(shè)有若干個反光區(qū)，所述若干個反光區(qū)沿所述第二水平圓盤體的中心等間隔均勻分布，所述第二水平圓盤體的下方在與所述反光區(qū)的環(huán)形運動軌跡對應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第三光纖準(zhǔn)直器；第二 Y型光纖耦合器，用于接收所述第一 Y型光纖耦合器輸出的另一路傳輸光并將其轉(zhuǎn)發(fā)輸出；其中，所述第三光纖準(zhǔn)直器，用于接收所述第二 Y型光纖耦合器輸出的傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向所述反光區(qū)，接收所述反光區(qū)在運動中反射回來的光反射脈沖并將其反向輸出至所述第二 Y型光纖耦合器，經(jīng)由所述第二 Y型光纖耦合器輸出。本實用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器包括風(fēng)向碼盤、第一 Y型光纖耦合器、WDM波分復(fù)用器、風(fēng)速碼盤和第二 Y型光纖耦合器。風(fēng)向碼盤能將當(dāng)前風(fēng)向轉(zhuǎn)換成光信號再經(jīng)WDM波分復(fù)用器處理后生成對應(yīng)的位置方位編碼輸出，供后續(xù)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備處理，同樣，風(fēng)速碼盤能將當(dāng)前風(fēng)速轉(zhuǎn)換成光反射脈沖再通過第二 Y型光纖耦合器處理后輸出，供后續(xù)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備處理。由于本實用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器是全光路處理，且輸出的是光信號而非電信號，因而其不會被雷擊干擾，具有較強的抗雷擊性能。

圖1為本實用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器中風(fēng)速碼盤的結(jié)構(gòu)俯視圖(去除風(fēng)杯)；圖3為本實用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器中風(fēng)向碼盤的結(jié)構(gòu)俯視圖(去除風(fēng)向標(biāo))。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細(xì)描述:參考圖1所示，本實施例的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器包括風(fēng)向碼盤101、第一 Y型光纖耦合器、WDM波分復(fù)用器、風(fēng)速碼盤201和第二 Y型光纖耦合器。結(jié)合圖3所示，風(fēng)向碼盤101包括可自由旋轉(zhuǎn)的第一水平圓盤體101a，第一水平圓盤體IOla的中心固定安裝有第一豎直連桿102，第一豎直連桿102上固定安裝有風(fēng)向標(biāo)103，第一水平圓盤體IOla的邊緣上開設(shè)有十六個沿其中心點環(huán)形均勻分布的通光孔(當(dāng)精度要求不高時，為降低成本也可開設(shè)位八個沿其中心點環(huán)形均勻分布的通光孔，每個通光孔位于一個相對于第一水平圓盤體IOla中心的地理方位上，每個通光孔內(nèi)安裝有一個光學(xué)干涉薄膜濾波器101b，即讓每個光學(xué)干涉薄膜濾波器IOlb位于一個相對于第一水平圓盤體IOla中心的地理方位上(例如圖3中，O號光學(xué)干涉薄膜濾波器IOlb對應(yīng)于第一水平圓盤體IOla中心的正北方)，每個光學(xué)干涉薄膜濾波器IOlb對應(yīng)于一個不同的波長，風(fēng)向標(biāo)103固定預(yù)先固定指向其中一個光學(xué)干涉薄膜濾波器IOlb所在的地理方位；第一水平圓盤體IOla的下方在與光學(xué)干涉薄膜濾波器IOlb的環(huán)形運動軌跡對應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第一光纖準(zhǔn)直器，第一水平圓盤體IOla的上方在與第一光纖準(zhǔn)直器配合對應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第二光纖準(zhǔn)直器。為保證在最大錯位對應(yīng)時仍有來自第一光纖準(zhǔn)直器的光穿過光學(xué)干涉薄膜濾波器IOIb而照射到第二光纖準(zhǔn)直器上，相鄰?fù)ü饪字g的距離應(yīng)小于一個光纖準(zhǔn)直器的直徑。其中，第一 Y型光纖耦合器用于將寬帶光源發(fā)射出的傳輸光分成兩路。第一光纖準(zhǔn)直器用于接收第一Y型光纖耦合器輸出的其中一路傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向光學(xué)干涉薄膜濾波器101b。第二光纖準(zhǔn)直器用于接收準(zhǔn)直光在穿過運動中的光學(xué)干涉薄膜濾波器IOlb而形成的透射光并將其稱合成傳輸光輸出。WDM波分復(fù)用器用于接收第二光纖準(zhǔn)直器輸出的傳輸光轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的位置方位編碼供后續(xù)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備處理，再由處理器通過適當(dāng)?shù)挠嬎慊驌Q算可得到對應(yīng)的風(fēng)向。結(jié)合圖2所示，風(fēng)速碼盤201包括可自由旋轉(zhuǎn)的第二水平圓盤體201a，第二水平圓盤體201a的中心固定安裝有第二豎直連桿202，第二豎直連桿202上固定安裝有風(fēng)杯203，第二水平圓盤體201a的下表面上設(shè)有若干個反光區(qū)201b，若干個反光區(qū)201b沿第二水平圓盤體201a的中心等間隔均勻分布；第二水平圓盤體201a的下方在與反光區(qū)201b的環(huán)形運動軌跡對應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第三光纖準(zhǔn)直器。其中，第二 Y型光纖耦合器用于接收第一 Y型光纖耦合器輸出的另一路傳輸光并將其轉(zhuǎn)發(fā)輸出；第三光纖準(zhǔn)直器用于接收第二 Y型光纖耦合器輸出的傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向反光區(qū)201b,接收反光區(qū)201b在運動中反射回來的光反射脈沖并將其反向輸出至第二 Y型光纖耦合器，風(fēng)速加快單位時間內(nèi)輸出的光反射脈沖就對應(yīng)增多，經(jīng)由第二 Y型光纖耦合器輸出供后續(xù)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備處理。以上的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，無論采用CWDM或DWDM器件，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本實用新型的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于，包括: 風(fēng)向碼盤(101)，其包括可自由旋轉(zhuǎn)的第一水平圓盤體(101a)，所述第一水平圓盤體(IOla)的中心固定安裝有第一豎直連桿(102)，所述第一豎直連桿(102)上固定安裝有風(fēng)向標(biāo)(103)，所述第一水平圓盤體(IOla)的邊緣上開設(shè)有若干個沿其中心點環(huán)形均勻分布的通光孔，每個所述通光孔位于一個相對于所述第一水平圓盤體(IOla)中心的地理方位上，每個所述通光孔內(nèi)安裝有一個光學(xué)干涉薄膜濾波器(101b)，每個所述光學(xué)干涉薄膜濾波器(IOlb)對應(yīng)于一個不同的波長，所述風(fēng)向標(biāo)(103)固定指向其中一個所述光學(xué)干涉薄膜濾波器(IOlb)所在的地理方位，所述第一水平圓盤體(IOla)的下方在與所述光學(xué)干涉薄膜濾波器(IOlb)的環(huán)形運動軌跡對應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第一光纖準(zhǔn)直器，所述第一水平圓盤體(IOla)的上方在與所述第一光纖準(zhǔn)直器配合對應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第二光纖準(zhǔn)直器；第一 Y型光纖稱合器，用于將寬帶光源發(fā)射出的傳輸光分成兩路； 其中，所述第一光纖準(zhǔn)直器，用于接收所述第一 Y型光纖耦合器輸出的其中一路傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向所述光學(xué)干涉薄膜濾波器(IOlb);所述第二光纖準(zhǔn)直器，用于接收所述準(zhǔn)直光在穿過運動中的所述光學(xué)干涉薄膜濾波器(IOlb)而形成的透射光并將其I禹合成傳輸光輸出； WDM波分復(fù)用器，用于接收所述第二光纖準(zhǔn)直器輸出的傳輸光轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的位置方位編碼； 風(fēng)速碼盤(201)，其包括可自由旋轉(zhuǎn)的第二水平圓盤體(201a)，所述第二水平圓盤體(201a)的中心固定安裝有第二豎直連桿(202)，所述第二豎直連桿(202)上固定安裝有風(fēng)杯(203)，所述第二水平圓盤體(201a)的下表面上設(shè)有若干個反光區(qū)(201b)，所述若干個反光區(qū)(201b)沿所述第二水平圓盤體(201a)的中心等間隔均勻分布，所述第二水平圓盤體(201a)的下方在與所述反光區(qū)(201b)的環(huán)形運動軌跡對應(yīng)的位置上固定設(shè)置有第三光纖準(zhǔn)直器； 第二 Y型光纖耦合器，用于接收所述第一 Y型光纖耦合器輸出的另一路傳輸光并將其轉(zhuǎn)發(fā)輸出； 其中，所述第三光纖準(zhǔn)直器，用于接收所述第二 Y型光纖耦合器輸出的傳輸光并將轉(zhuǎn)換成準(zhǔn)直光后豎直射向所述反光區(qū)(201b)，接收所述反光區(qū)(201b)在運動中反射回來的光反射脈沖并將其反向輸出至所述第二 Y型光纖耦合器，經(jīng)由所述第二 Y型光纖耦合器輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于，相鄰所述通光孔之間的距離小于一個光纖準(zhǔn)直器的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于，所述光學(xué)干涉薄膜濾波器(IOlb)為八個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其特征在于，所述光學(xué)干涉薄膜濾波器(IOlb)為十六個。
專利摘要本實用新型公開了一種全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器，其包括風(fēng)向碼盤、第一Y型光纖耦合器、WDM波分復(fù)用器、風(fēng)速碼盤和第二Y型光纖耦合器。風(fēng)向碼盤能夠檢測當(dāng)前風(fēng)向并將其轉(zhuǎn)換成光信號再經(jīng)WDM波分復(fù)用器處理后生成對應(yīng)的位置方位編碼輸出，供后續(xù)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備處理，同樣，風(fēng)速碼盤能夠檢測當(dāng)前風(fēng)速并將其轉(zhuǎn)換成光反射脈沖再通過第二Y型光纖耦合器處理后輸出，供后續(xù)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備處理。由于本實用新型的全光纖風(fēng)速風(fēng)向傳感器是全光路處理，且輸出的是光信號而非電信號，因而其不會被雷擊干擾，具有較強的抗雷擊性能。
文檔編號G01P5/26GK203069617SQ20122072403
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者王大文 申請人:安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院