一種測(cè)量杯式風(fēng)速傳感器起動(dòng)及風(fēng)速特性的自動(dòng)化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣象測(cè)量?jī)x器，尤其涉及一種測(cè)量杯式風(fēng)速傳感器起動(dòng)及風(fēng)速特性的自動(dòng)化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]杯式風(fēng)速傳感器是一種靈敏度高而且要求嚴(yán)格的氣象儀器，該儀器通常工作一段時(shí)間后，要進(jìn)行起動(dòng)、風(fēng)速的校準(zhǔn)和檢測(cè)其精度。常規(guī)的方法是將風(fēng)速傳感器送到國(guó)家或省一級(jí)的計(jì)量單位，采用風(fēng)洞進(jìn)行測(cè)試，既浪費(fèi)時(shí)間又浪費(fèi)人力、財(cái)力。通常檢測(cè)風(fēng)速傳感器主要是通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)速傳感器的軸檢驗(yàn)傳感器的性能，忽略了傳感器上風(fēng)杯的作用。因此，常規(guī)的方法并不能準(zhǔn)確的檢驗(yàn)風(fēng)速傳感器的整體性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量杯式風(fēng)速傳感器起動(dòng)及風(fēng)速特性的自動(dòng)化系統(tǒng)，本系統(tǒng)的小型風(fēng)洞發(fā)生裝置通過(guò)直流風(fēng)機(jī)可以在內(nèi)部模擬O-lOm/s風(fēng)速，測(cè)量杯式風(fēng)速傳感器起動(dòng)風(fēng)速特性和O-lOm/s風(fēng)速特性。本系統(tǒng)的風(fēng)速校驗(yàn)儀通過(guò)內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)風(fēng)速傳感器的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)試傳感器高風(fēng)速段10-40m/s的風(fēng)速特性。
[0004]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種測(cè)量杯式風(fēng)速傳感器起動(dòng)及風(fēng)速特性的自動(dòng)化系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)由小型風(fēng)洞發(fā)生裝置和風(fēng)速校驗(yàn)儀兩部分組成，小型風(fēng)洞發(fā)生裝置設(shè)為圓柱體，包括風(fēng)速計(jì)、上蓋、導(dǎo)向套、外罩、直流風(fēng)機(jī)A、直流風(fēng)機(jī)B、底座和基座；其中，在底座上安裝導(dǎo)向套，上蓋上設(shè)有出風(fēng)口，風(fēng)速計(jì)安裝在上蓋上，上蓋安裝在導(dǎo)向套上，外罩的底端與底座緊密接觸，外罩的上端與上蓋緊密接觸，外罩的底部?jī)蓚?cè)分別設(shè)有對(duì)稱的進(jìn)風(fēng)口，在進(jìn)風(fēng)口處分別安裝直流風(fēng)機(jī)A和直流風(fēng)機(jī)B，用于安裝被測(cè)杯式風(fēng)速傳感器的基座設(shè)在底座中心位置，且在基座和底座的中心位置預(yù)留出線孔；所述的風(fēng)速校驗(yàn)儀包括前面板、內(nèi)部組成部分和后面板，其中，前面板設(shè)有電源開(kāi)關(guān)、風(fēng)速儀選擇旋鈕、電壓調(diào)節(jié)旋鈕、電能調(diào)節(jié)旋鈕、電壓表數(shù)值顯示器、電能表顯示器、傳感器風(fēng)速值顯示器、標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值顯示器、自校開(kāi)關(guān)；后面板設(shè)有電源插座、葉輪表插槽、起動(dòng)/風(fēng)速選擇開(kāi)關(guān)、直流風(fēng)機(jī)B的電源插槽、標(biāo)準(zhǔn)表/葉輪表選擇開(kāi)關(guān)、12V / 5V選擇開(kāi)關(guān)、RS232插槽、測(cè)速器、傳感器插座、直流風(fēng)機(jī)A的電源插座。
[0005]本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是:應(yīng)用本系統(tǒng)的小型風(fēng)洞發(fā)生裝置實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)量杯式風(fēng)速傳感器O?10m/s起動(dòng)、風(fēng)速的特性；應(yīng)用本系統(tǒng)的風(fēng)速校驗(yàn)儀實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)量杯式風(fēng)速傳感器10?40m/s的風(fēng)速特性。同時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小、測(cè)量精度高、現(xiàn)場(chǎng)使用效果好及測(cè)量成本低等特點(diǎn)。在風(fēng)杯的外觀、轉(zhuǎn)動(dòng)性能和平衡特性合格的前提下，通過(guò)起動(dòng)風(fēng)速檢測(cè)，便可排除風(fēng)速傳感器風(fēng)杯軸阻力特性不合格的儀器，方便修理，保證了儀器的合格率。在起動(dòng)風(fēng)速檢測(cè)合格后再進(jìn)行風(fēng)速示值校驗(yàn)，便可得到準(zhǔn)確的風(fēng)速特性。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1為本發(fā)明的小型風(fēng)洞發(fā)生裝置結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
圖2為圖1中導(dǎo)向套3的主視圖；
圖3為圖1中導(dǎo)向套3的俯視剖面圖；
圖4為本發(fā)明的風(fēng)速校驗(yàn)儀外形圖；
圖5為風(fēng)速校驗(yàn)儀的前面板結(jié)構(gòu)圖；
圖6為風(fēng)速校驗(yàn)儀的后面板結(jié)構(gòu)圖；
圖7為本發(fā)明的系統(tǒng)連接原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
參照?qǐng)D1，本系統(tǒng)的小型風(fēng)洞發(fā)生裝置設(shè)為圓柱體，包括風(fēng)速計(jì)101、上蓋102、導(dǎo)向套103、外罩104、直流風(fēng)機(jī)A105、直流風(fēng)B 114、底座108和基座110 ;底座108為圓形底板，采用金屬材料制成；在底座108上安裝導(dǎo)向套103，上蓋102上設(shè)有出風(fēng)口 117，風(fēng)速計(jì)101安裝在上蓋102上，上蓋102安裝在導(dǎo)向套103上，上蓋102由塑料或玻璃式的透明材料制成；外罩104的底端與底座108緊密接觸，外罩104的上端與上蓋102緊密接觸，外罩104的底部?jī)蓚?cè)分別設(shè)有對(duì)稱的進(jìn)風(fēng)口 106，在進(jìn)風(fēng)口 106處分別安裝直流風(fēng)機(jī)A105和直流風(fēng)機(jī)BI 14，用于安裝被測(cè)杯式風(fēng)速傳感器111的基座110設(shè)在底座108中心位置，且在基座110和底座108的中心位置預(yù)留出線孔109。
[0008]參照?qǐng)D1，小型風(fēng)洞發(fā)生裝置的直流風(fēng)機(jī)A105安裝在外罩104 —側(cè)(右側(cè))內(nèi)壁上，其外壁安裝有密封座A107 ;外罩104的另一側(cè)(左側(cè))外壁上安裝有密封座B112，直流風(fēng)機(jī)B114安裝在密封座B112內(nèi)部，并配有密封蓋113。直流風(fēng)機(jī)A105、直流風(fēng)機(jī)B114也可采用其它可控的電機(jī)，如步進(jìn)、伺服電機(jī)等。直流風(fēng)機(jī)A105和直流風(fēng)機(jī)的功率不同，直流風(fēng)機(jī)A105功率為2.4W ;直流風(fēng)機(jī)BI 14功率為58.8W。小型風(fēng)洞發(fā)生裝置的外罩104的上端安裝有快速壓緊器116，上蓋102由快速壓緊器116壓緊在導(dǎo)向套103上。
[0009]參照?qǐng)D2和圖3，小型風(fēng)洞發(fā)生裝置的導(dǎo)向套103上部設(shè)有數(shù)條同向斜通槽115，其槽口數(shù)量可為8-30條，但以16-20條為好；直流風(fēng)機(jī)A105和直流風(fēng)機(jī)B114產(chǎn)生的風(fēng)通過(guò)導(dǎo)向套103上的數(shù)條同向斜通槽115吹入，形成螺旋的氣流帶動(dòng)傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010]小型風(fēng)洞發(fā)生裝置在導(dǎo)向套103上方的上蓋102上設(shè)有出風(fēng)口 117，在出風(fēng)口 117處或其它部位裝有風(fēng)速計(jì)101，風(fēng)速計(jì)101采用數(shù)字低速葉輪風(fēng)速計(jì)。
[0011]參照?qǐng)D4、圖5和圖6，本系統(tǒng)的風(fēng)速校驗(yàn)儀包括前面板、內(nèi)部組成部分和后面板，其中，前面板設(shè)有電源開(kāi)關(guān)14、風(fēng)速儀(杯式風(fēng)速傳感器)選擇旋鈕15、電壓調(diào)節(jié)旋鈕16、電能調(diào)節(jié)旋鈕17、電壓表數(shù)值顯示器18、電能表顯示器19、傳感器風(fēng)速值顯示器20、標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值顯示器21、自校開(kāi)關(guān)22 ;后面板設(shè)有電源插座23、葉輪表插槽24、起動(dòng)/風(fēng)速選擇開(kāi)關(guān)25、直流風(fēng)機(jī)B114的電源插槽26、標(biāo)準(zhǔn)表/葉輪表選擇開(kāi)關(guān)27、12V / 5V選擇開(kāi)關(guān)28、RS232插槽29、測(cè)速器30、傳感器插座31和直流風(fēng)機(jī)A105的電源插座32。
[0012]參照?qǐng)D7，本系統(tǒng)的風(fēng)速校驗(yàn)儀內(nèi)部組成部分包括變壓器、電壓調(diào)節(jié)器、電能調(diào)節(jié)器、驅(qū)動(dòng)裝置、測(cè)速器、分頻器、計(jì)數(shù)運(yùn)算器、運(yùn)算芯片、單片機(jī)89C51及串口模塊；單片機(jī)采用89C51芯片，運(yùn)算芯片集成4066芯片和4089芯片，為不同廠家的杯式風(fēng)速傳感器提供不同的信號(hào)通訊作用，串口模塊采用MAX202芯片，其中，變壓器的三個(gè)輸入端分別連接220V交流電源，分別輸出5V、12V、26V直流電；開(kāi)關(guān)SI為12V / 5V選擇開(kāi)關(guān)28，開(kāi)關(guān)SI的I端、2端、3端分別連接變壓器5V輸出端、圖7左側(cè)的杯式風(fēng)速傳感器帶有風(fēng)杯，杯式風(fēng)速傳感器的I端、變壓器12V輸出端，開(kāi)關(guān)SI的2端與杯式風(fēng)速傳感器的I端之間連接熔斷器Fl ;直流風(fēng)機(jī)A的I端、2端分別連接電壓調(diào)節(jié)器的I端、2端，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流風(fēng)機(jī)A105的調(diào)節(jié)；電壓調(diào)節(jié)器的3端連接12V電壓，電壓調(diào)節(jié)器的4端接地；直流風(fēng)機(jī)B的I端、2端分別連接電能調(diào)節(jié)器的I端、2端，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流風(fēng)機(jī)B114的調(diào)節(jié)；電能調(diào)節(jié)器的3端連接12V電壓，電能調(diào)節(jié)器的4端接地；杯式風(fēng)速傳感器的2端接地，3端連接運(yùn)算芯片的3端，實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)傳入運(yùn)算芯片；風(fēng)速計(jì)的I端連接5V電壓，2端接地，3端連接開(kāi)關(guān)S2的I端，當(dāng)開(kāi)關(guān)S2向上閉合時(shí)實(shí)現(xiàn)風(fēng)速計(jì)測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)值傳送到顯示器；開(kāi)關(guān)S2為標(biāo)準(zhǔn)表/葉輪表選擇開(kāi)關(guān)27 ;開(kāi)關(guān)S2的2端連接標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值顯示器的8端，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值傳送給顯示器，開(kāi)關(guān)S2的3端連接運(yùn)算芯片的2端，當(dāng)開(kāi)關(guān)S2向下閉合時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)速器測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值傳送到顯示器；開(kāi)關(guān)S3為起動(dòng)/風(fēng)速選擇開(kāi)關(guān)25，當(dāng)開(kāi)關(guān)S3向上閉合時(shí)為lOm/s?40m/s風(fēng)速特性的測(cè)試，當(dāng)開(kāi)關(guān)S3向下閉合時(shí)為起動(dòng)和Om/s?10m/s風(fēng)速特性的測(cè)試，開(kāi)關(guān)S3的I端連接測(cè)速器的2端，實(shí)現(xiàn)測(cè)速器信號(hào)的傳送，開(kāi)關(guān)S3的2端連接運(yùn)算芯片的I端，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值與自校值傳送給運(yùn)算芯片進(jìn)行運(yùn)算，開(kāi)關(guān)S3的3端連接分頻器的2端，實(shí)現(xiàn)自校信號(hào)的傳送；運(yùn)算芯片實(shí)現(xiàn)信號(hào)的內(nèi)部運(yùn)算與輸出，運(yùn)算芯片的4端連接傳感器風(fēng)速值顯示器的10端，實(shí)現(xiàn)將處理后的信號(hào)直接傳送給顯示器，5端連接5V電壓，并且連接電容Cl的一端，電容Cl另一端接地，起到穩(wěn)壓的作用。
[0013]圖7上方不帶風(fēng)杯的杯式風(fēng)速傳感器的I端為傳感器的軸，該軸通過(guò)機(jī)械連接方式連接驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置選用直流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)lOm/s?40m/s風(fēng)速特性的測(cè)試；驅(qū)動(dòng)裝置的I端連接變壓器的26V電源，2端連接測(cè)速器的I端，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速信號(hào)的傳送，3端接地；分頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)不同杯式風(fēng)速傳感器的分頻并對(duì)儀器自身自校，分頻器的I端與計(jì)數(shù)運(yùn)算器的I端相連，分頻器的3端和4端之間并聯(lián)電阻R2和晶振Y2，再分別串聯(lián)了電容C5、電容C6，實(shí)現(xiàn)脈沖的整形，分頻器的5端與計(jì)數(shù)運(yùn)算器的3端相連后再分別連到標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值顯示器的10端和傳感器風(fēng)速值顯示器的2端，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)運(yùn)算后的信號(hào)傳輸給顯示器，分頻器的6端和計(jì)數(shù)運(yùn)算器的2端分別接5V電壓，計(jì)數(shù)運(yùn)算器的4端連接單片機(jī)的12端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，5端分別連到標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值顯示器的9端和傳感器風(fēng)速值顯示器的I端。
[0014]圖7中單片機(jī)的21端、22端、23端、24端、25端、26端、27端分別連接標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值顯示器的I端、2端、3端、4端、5端、6端、7端，將單片機(jī)處理后的信號(hào)傳送到顯示器，單片機(jī)的20端接地，31端和40端分別接5V電壓，19端和18端之間并聯(lián)晶振Y1，再分別連接電容C2、電容C3的一端，電容C2、電容C3的另一端接地，實(shí)現(xiàn)信號(hào)整形，單片機(jī)的9端連接電阻Rl的一端、電容C4的一端，電阻Rl的另一端接地，電容C4的另一端接5V電壓，單片機(jī)的I端、2端、3端、4端、5端、6端、7端分別連接傳感器風(fēng)速值顯不器的9端、8端、7端、6端、5端、4端、3端；串口 1?塊的12端、11端分別連接單片機(jī)的10端、11端，實(shí)現(xiàn)串口 1?塊與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換，串口模塊的10端接地，4端、5端之間并聯(lián)電容C7，I端和3端之間并聯(lián)電容C8，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用，串口模塊的8端接地，6端連接電容Cll的一端，電容Cll的另一端接地防干擾，串口模塊的2端