CN104820109B - 一种风速计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风速计，包括导风腔、风压传感组件；导风腔包括一个圆柱形空腔，该空腔的侧壁上设置有滤网、顶部设置有导风板、底部设置有一个风压板，风压板通过一个环形软胶圈与该空腔的底部端口连接；风压传感组件包括一个滑动支座，滑动支座的顶部与导风腔的底部固定连接，滑动支座的底部设置有一个浮力槽，滑动支座上滑动连接有若干浮动杆，浮动杆的一端与风压板固定连接，另一端伸入浮力槽内，浮动杆的滑动轴线与导风腔的轴线平行，浮力槽内灌注有液体，滑动支座上还设置有一个平面位移传感器。本发明利用风速与风压之间的关系式，可以方便的对风速进行测量，而且灵敏度也更高。

Description

一种风速计

技术领域

本发明涉及一种风速计，属于气象设备领域。

背景技术

在风力发电系统中，风速计是感应风力的重量监测装置，其是实现风力发电设备正常运行的重要工具；目前所使用的风电场风速计故障率比较高。

其主要原因包括：

1、雷暴天气导致风向标、风速仪损坏；

2、测风设备长期在超市环境下运行，寿命缩短；

3、线路捆扎不扎实，大风天气造成线路中断；

4、风速仪保护等级不高，密封圈抗污损能力差，会进入刹车导致失灵，甚至发生风速传感器抱死；

5、常温测风设备经常在低温、恶劣环境下工作，容易导致设备失灵；

6、风速仪的风杯很容易在长时间使用后产生磨损或者脏物的淤积，会影响风杯的挡风性能，影响数据的准确性。

如何设计便于维修维护，使用寿命长的风速计成为保障风力发电系统正常工作的重中之重。在现有技术中，提出了很多环境耐受性强的风速计设备，这些设备或多或少的可以提高一定的使用年限和在恶劣环境中数据的准确性，但还是有很多不足。

比如，在ZL200920004214.0中提出了一种改良型的风速计，虽然其优化了整体的组合结构，但是仍旧存在采用传统的风杯式进行风量测量这一缺陷，如前述的，风杯式的风速计其转轴很容易渗入沙尘，影响转动的顺滑度和数据准确度，风杯本身的磨损也会很大程度上影响影响数据准确度。

与此同时，风杯式的风速计整体都暴露在测试环境中，对于风速较大的沙尘环形，很容易发生折断或者破损。

再如，在ZL200920073011.7提出了一种电子的压电风速仪，其通过一个圆筒并且在圆筒内设置一个压电传感器进行风速的测试，此种半封闭的风筒结构如果用于沙尘环境，很容易发生沙尘的堆积，最后整个风筒被沙尘堵塞，根本无法测量风速，而且如果遭遇沙石，压电传感器也很容易发生破裂，最后导致无法使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种风速计，是一种新型的风压式风速计，克服现有技术中环境耐受性差，无法抗沙石的技术问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种风速计，包括导风腔、风压传感组件；导风腔包括一个圆柱形空腔，该空腔的侧壁上设置有滤网、顶部设置有导风板、底部设置有一个风压板，风压板通过一个环形软胶圈与该空腔的底部端口连接；风压传感组件包括一个滑动支座，滑动支座的顶部与导风腔的底部固定连接，滑动支座的底部设置有一个浮力槽，滑动支座上滑动连接有若干浮动杆，浮动杆的一端与风压板固定连接，另一端伸入浮力槽内，浮动杆的滑动轴线与导风腔的轴线平行，浮力槽内灌注有液体，滑动支座上还设置有一个平面位移传感器。

作为本发明的进一步优化方案，导风板为一个向导风腔内部凸出的球面状导风板。

作为本发明的进一步优化方案，风压板包括一个向导风腔内部凸出的球面状迎风面。

作为本发明的进一步优化方案，平面位移传感器为光电式平面位移传感器。

作为本发明的进一步优化方案，环形软胶圈为硅胶材质。

作为本发明的进一步优化方案，滑动支座的外部还设置有一个环形扩展槽，环形扩展槽的底部与浮力槽的底部通过若干连通孔连通。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明通过一个风压传感机构取代传统的风杯式流速传感机构，利用风速与风压之间的关系式，可以方便的对风速进行测量，而且灵敏度也更高；而且本发明通过液体的浮力实现对浮动杆的回位，相比于弹簧式结构更加的灵敏，数据也更加准确；

2、光电式的平面位移传感器技术比较成熟，成本比较低，通过现有的一些比较成熟的配套软件就可以精确的测量浮动杆的浮动量，通过浮力和排水体积的关系式，就可以获知风压板上的的承压量，再通过风速与风压的关系式就可以得到风速，简单快捷；

3、扩展槽可以防止产生浮力的液体因为蒸发过量而影响到数据的准确性；

4、硅胶材质的软胶圈弹性形变量比较小，不会因为自身弹性变形影响数据的准确性，同时硅胶材质的环境耐受性更优，寿命更长；

5、球面的导风板可以将更多的风量引导到风压板上，从而提高设备的灵敏度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明的一种风速计，如图1所示，主体结构由导风腔和风压传感组件组成。其中，导风腔为一个圆柱形空腔，在该圆柱形空腔的侧壁上设置一层滤网，在圆柱形空腔的底部设置有一个风压板，该风压板通过一个采用硅胶制成的环形的软胶圈与圆柱形空腔的底部端口连接，该风压板有一个向导风腔内部凸出的球面状的迎风面。在导风腔的顶部设置有一个向导风腔内部凸出的球面状导风板。

风压传感组件的主体结构包括一个滑动支座，滑动支座的顶部与导风腔的底部端口固定并密封连接，滑动支座的底部设置有一个浮力槽，在滑动支座上滑动连接有若干浮动杆，浮动杆的滑动轴线与导风腔的轴线平行。浮动杆的一端与风压板固定连接，浮动杆的另一端伸入到浮力槽内。滑动支座的外部还设置有一个环形扩展槽，环形扩展槽的底部与浮力槽的底部通过若干连通孔连通，浮力槽和扩展槽内均灌注有液体。在滑动支座的侧壁上还水平设置一个平面位移传感器，通过平面位移传感器获得浮动杆的位移量，本实施例中平面位移传感器为光电式平面位移传感器。

使用时，风经过过滤网进入到导风腔内，在导风板的引导下，吹到风压板上，风压板受压下沉，同时驱动浮动杆克服浮力沿滑动支座向下移动，浮动杆的移动量被光电式的位移传感器捕获，通过浮动杆的位移量即可计算得出风速。

在风速为V时，浮动杆的位移量为L，浮动杆的数量为N，其截面积为E，浮动杆4的密度为ρ。通过上述数据可以获得浮动杆的总排水量为N*L*E，总浮力为ρ*g*N*L*E。因为总浮力与风压力处于力平衡状态，所述风压力约等于总浮力，风压板的球面面积为X，因为迎风方向上只使用到风压板面积的一半，使用P=kv²的公式就可以获得风速，其中，P为风压，可以通过风压板的球面面积和风压力得出，k为空气密度。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种风速计，其特征在于，包括导风腔、风压传感组件；

导风腔包括一个圆柱形空腔，该空腔的侧壁上设置有滤网、顶部设置有导风板、底部设置有一个风压板，风压板通过一个环形软胶圈与该空腔的底部端口连接；导风板为一个向导风腔内部凸出的球面状导风板，风压板包括一个向导风腔内部凸出的球面状迎风面；

风压传感组件包括一个滑动支座，滑动支座的顶部与导风腔的底部固定连接，滑动支座的底部设置有一个浮力槽，滑动支座上滑动连接有若干浮动杆，浮动杆的一端与风压板固定连接，另一端伸入浮力槽内，浮动杆的滑动轴线与导风腔的轴线平行，浮力槽内灌注有液体，滑动支座上还设置有一个平面位移传感器。

2.根据权利要求1所述的一种风速计，其特征在于，平面位移传感器为光电式平面位移传感器。

3.根据权利要求1所述的一种风速计，其特征在于，环形软胶圈为硅胶材质。

4.根据权利要求1所述的一种风速计，其特征在于，滑动支座的外部还设置有一个环形扩展槽，环形扩展槽的底部与浮力槽的底部通过若干连通孔连通。