一種應(yīng)變式風(fēng)向傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，屬于大氣探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 風(fēng)速和風(fēng)向是重要的氣象參數(shù)，對(duì)于大氣科學(xué)研究、日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通 運(yùn)輸都有重要意義，風(fēng)速和風(fēng)向測(cè)量?jī)x也因此在很多場(chǎng)合得到了廣泛應(yīng)用。風(fēng)速和風(fēng)向測(cè) 量原理和相應(yīng)的測(cè)量?jī)x多種多樣，其中使用最廣泛的是旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速風(fēng)向儀，由風(fēng)杯風(fēng)速計(jì) 和風(fēng)向標(biāo)組成。風(fēng)杯風(fēng)速計(jì)由三或四個(gè)半球形或拋物形空杯組成，并均勻分布形成一個(gè)旋 轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，在風(fēng)力作用下其轉(zhuǎn)速和風(fēng)速成正比，通過(guò)記錄轉(zhuǎn)速來(lái)測(cè)量風(fēng)速。風(fēng)向標(biāo)是固定在旋 轉(zhuǎn)支架上的形狀不對(duì)稱(chēng)的物體，受風(fēng)作用時(shí)會(huì)順風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)并指示出風(fēng)向。
[0004] 旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速風(fēng)向儀技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。但此類(lèi)裝置體積大，使用時(shí)占用空間大； 組成部件中多種運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)部件易磨損、使用壽命短，高風(fēng)速下受風(fēng)部件容易被破壞；受風(fēng) 部件的慣性較大，無(wú)法快速響應(yīng)風(fēng)速變化。此風(fēng)向的指示轉(zhuǎn)化成電子與數(shù)字化顯示的電路 比較復(fù)雜。
[0005] 此外還有諸如熱線式風(fēng)速風(fēng)向儀、壓力式風(fēng)速風(fēng)向儀、超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀等。
[0006] CN201310189198. 8現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了一種基于應(yīng)力檢測(cè)的風(fēng)速傳感器如圖2所示， 具有無(wú)活動(dòng)部件的優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有常用風(fēng)速風(fēng)向儀體積較大的問(wèn)題，特別是旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速 風(fēng)向儀體積大、易損壞、響應(yīng)慢的問(wèn)題。然而，此風(fēng)速傳感器由于存在四個(gè)風(fēng)桿21-24,風(fēng)吹 過(guò)時(shí)相互易受影響，且存在受風(fēng)不一致問(wèn)題，導(dǎo)致測(cè)量準(zhǔn)確性的降低或完全無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明針對(duì)上述不足提供了一種應(yīng)變式風(fēng)向傳感器。
[0009] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 本發(fā)明所述的一種應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，包括支撐基座，應(yīng)變梁，風(fēng)桿，應(yīng)變傳感器；所述 的支撐基座上設(shè)有應(yīng)變梁，風(fēng)桿布置在支撐基座中心處，應(yīng)變梁以風(fēng)桿為中心沿支撐基座 徑向布置，應(yīng)變傳感器布置在應(yīng)變梁上。
[0010] 本發(fā)明所述的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，所述的支撐基座為圓環(huán)形或圓柱形，所述的應(yīng) 變梁至少四根；沒(méi)兩個(gè)相鄰的應(yīng)變梁相互垂直布置。
[0011] 本發(fā)明所述的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，所述的應(yīng)變梁為4或5或6或7或8根；所述的 應(yīng)變梁沿支撐基座的圓環(huán)的半徑平面布置在圓環(huán)表面，若干根相鄰的應(yīng)變梁將圓形支撐基 座分為4或5或6或7或8份。
[0012] 本發(fā)明所述的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，所述的風(fēng)桿為中空?qǐng)A管，中心圓管的直徑在 30-100mm。
[0013] 本發(fā)明所述的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，所述的應(yīng)變傳感器為金屬應(yīng)變片。
[0014] 本發(fā)明所述的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，所述的應(yīng)變梁為8根時(shí)；8根應(yīng)變梁分成兩組四 根應(yīng)變梁的傳感器結(jié)構(gòu)，每組四根應(yīng)變梁得到的風(fēng)向角度平均后輸出。
[0015] 有益效果 本發(fā)明提供的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器采用一個(gè)風(fēng)桿，可以有效的防止風(fēng)桿間的互相干擾和 受風(fēng)作用的不一致，并將應(yīng)變傳感器與風(fēng)桿分離，降低應(yīng)變傳感器受風(fēng)的影響。
[0016] 應(yīng)變式風(fēng)速風(fēng)向傳感器使得其中測(cè)風(fēng)桿互相不干擾，且應(yīng)變傳感器與風(fēng)桿不在同 一平面，克服風(fēng)對(duì)應(yīng)變傳感器的熱影響，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，數(shù)字化電子化顯示簡(jiǎn)明。
[0017]
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明： 如圖所示：一種應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，包括支撐基座1，應(yīng)變梁2,風(fēng)桿3,應(yīng)變傳感器4 ; 所述的支撐基座1上設(shè)有應(yīng)變梁2,風(fēng)桿3布置在支撐基座1中心處，應(yīng)變梁2以風(fēng)桿3為 中心沿支撐基座1徑向布置，應(yīng)變傳感器4布置在應(yīng)變梁2上。
[0021] 支撐基座1為圓環(huán)形或圓柱形，應(yīng)變梁2可以為金屬或工程塑料等材料，應(yīng)變梁2 的數(shù)目至少為4根，所有應(yīng)變梁2 -端在支撐基座1頂部圓心處相接，所有應(yīng)變梁2另一端 與支撐基座1側(cè)部相接，呈圓心均勻分布。
[0022] 應(yīng)變梁2為4或5或6或7或8根；所述的應(yīng)變梁2沿支撐基座1的圓環(huán)的半徑 平面布置在圓環(huán)表面，若干根相鄰的應(yīng)變梁2將圓形支撐基座1分為4或5或6或7或8 份。
[0023] 應(yīng)變式風(fēng)速風(fēng)向傳感器具有風(fēng)桿3,形狀可為實(shí)心圓柱體或中空?qǐng)A管，尤其是風(fēng)桿 采用中空?qǐng)A管，中空?qǐng)A管的直徑在30-100mm為好。風(fēng)桿3底部圓面或圓環(huán)與應(yīng)變梁2在支 撐基座1頂部圓心處相接的一端無(wú)縫焊接。
[0024] 應(yīng)變式風(fēng)速風(fēng)向傳感器具有應(yīng)變檢測(cè)傳感器，在應(yīng)變梁2上，位于靠近支撐基座1 一端，可為金屬(或半導(dǎo)體）應(yīng)變片。用（PU)膠等貼裝在應(yīng)變梁的平面上，應(yīng)變檢測(cè)傳感器 均裝在應(yīng)變梁的相同位置上，使得各傳感器在應(yīng)變時(shí)的輸出電壓信號(hào)相同。
[0025] 本發(fā)明具體工作過(guò)程：當(dāng)風(fēng)吹過(guò)應(yīng)變式風(fēng)速風(fēng)向傳感器時(shí)，風(fēng)桿受風(fēng)力的作用發(fā) 生傾斜，帶動(dòng)與之相連的應(yīng)變梁發(fā)生形變，形變的應(yīng)變梁引起應(yīng)變傳感器阻值的變化，通過(guò) 對(duì)應(yīng)變傳感器施加恒定電流，或?qū)⑵渑c其他固定電阻組成電橋之后再用恒定電壓驅(qū)動(dòng)，完 成應(yīng)變到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，通過(guò)綜合所有應(yīng)變梁的應(yīng)變信息最終可以獲得風(fēng)速風(fēng)向信息。
[0026] 以附圖1為例，應(yīng)變傳感器(包括拉伸應(yīng)變和壓應(yīng)變，分別產(chǎn)生正負(fù)電壓)分別安裝 在四個(gè)應(yīng)變梁上，當(dāng)風(fēng)沿某一水平方向吹過(guò)傳感器，例如沿8點(diǎn)鐘方向，風(fēng)桿將向與8點(diǎn)鐘 相反的方向偏轉(zhuǎn)，左部及下部應(yīng)變梁發(fā)生拉伸應(yīng)變，右側(cè)及上側(cè)應(yīng)變梁發(fā)生壓應(yīng)變，因此可 以獲得四個(gè)拉伸應(yīng)變和壓應(yīng)變正負(fù)電壓信號(hào)\、VD、VR、V。，這些信號(hào)的與風(fēng)速w風(fēng)向D的關(guān) 系可用如下公式計(jì)算： 其中，k代表修正系數(shù)。
[0027] 八根應(yīng)變梁2作為圓環(huán)的半徑支撐安裝在圓環(huán)平面的實(shí)施：參照上述四根應(yīng)變梁 2結(jié)構(gòu)，八根應(yīng)變梁分成兩組四根應(yīng)變梁2結(jié)構(gòu)，每組四根應(yīng)變梁得到的風(fēng)向角度平均后輸 出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，其特征在于：包括支撐基座（1 )，應(yīng)變梁（2)，風(fēng)桿（3)，應(yīng) 變傳感器（4);所述的支撐基座（1)上設(shè)有應(yīng)變梁（2)，風(fēng)桿（3)布置在支撐基座（1)中心處， 應(yīng)變梁（2)以風(fēng)桿（3)為中心沿支撐基座（1)徑向布置，應(yīng)變傳感器（4)布置在應(yīng)變梁（2) 上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，其特征在于：所述的支撐基座（1)為圓 環(huán)形或圓柱形，所述的應(yīng)變梁（2)至少四根；沒(méi)兩個(gè)相鄰的應(yīng)變梁（2)相互垂直布置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，其特征在于：所述的應(yīng)變梁（2)為 4或5或6或7或8根；所述的應(yīng)變梁（2)沿支撐基座（1)的圓環(huán)的半徑平面布置在圓環(huán)表 面，若干根相鄰的應(yīng)變梁（2)將圓形支撐基座（1)分為4或5或6或7或8份。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，其特征在于：所述的風(fēng)桿（3)為中 空?qǐng)A管，中心圓管的直徑在30-100mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，其特征在于：所述的應(yīng)變傳感器（4)為 金屬應(yīng)變片。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，其特征在于：所述的應(yīng)變梁（2)為8根 時(shí)；8根應(yīng)變梁（2)分成兩組四根應(yīng)變梁（2)的傳感器結(jié)構(gòu)，每組四根應(yīng)變梁（2)得到的風(fēng) 向角度平均后輸出。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)變式風(fēng)向傳感器，屬于大氣探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。應(yīng)變式風(fēng)向傳感器包括支撐基座，應(yīng)變梁，風(fēng)桿，應(yīng)變傳感器；所述的支撐基座上設(shè)有應(yīng)變梁，風(fēng)桿布置在支撐基座中心處，應(yīng)變梁以風(fēng)桿為中心沿支撐基座徑向布置，應(yīng)變傳感器布置在應(yīng)變梁上。本發(fā)明提供的應(yīng)變式風(fēng)向傳感器采用一個(gè)風(fēng)桿，可以有效的防止風(fēng)桿間的互相干擾和受風(fēng)作用的不一致，并將應(yīng)變傳感器與風(fēng)桿分離，降低應(yīng)變傳感器受風(fēng)的影響。
【IPC分類(lèi)】G01P13/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105372448
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510764062
【發(fā)明人】衛(wèi)克晶, 趙湛, 杜利東, 孫學(xué)金
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年11月11日