CN105372448A - 一种应变式风向传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应变式风向传感器，属于大气探测技术领域。应变式风向传感器包括支撑基座，应变梁，风杆，应变传感器；所述的支撑基座上设有应变梁，风杆布置在支撑基座中心处，应变梁以风杆为中心沿支撑基座径向布置，应变传感器布置在应变梁上。本发明提供的应变式风向传感器采用一个风杆，可以有效的防止风杆间的互相干扰和受风作用的不一致，并将应变传感器与风杆分离，降低应变传感器受风的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种应变式风向传感器，属于大气探测技术领域。
背景技术
风速和风向是重要的气象参数，对于大气科学研究、日常生活、工农业生产、交通运输都有重要意义，风速和风向测量仪也因此在很多场合得到了广泛应用。风速和风向测量原理和相应的测量仪多种多样，其中使用最广泛的是旋转式风速风向仪，由风杯风速计和风向标组成。风杯风速计由三或四个半球形或抛物形空杯组成，并均匀分布形成一个旋转结构，在风力作用下其转速和风速成正比，通过记录转速来测量风速。风向标是固定在旋转支架上的形状不对称的物体，受风作用时会顺风转动并指示出风向。
旋转式风速风向仪技术成熟，应用广泛。但此类装置体积大，使用时占用空间大；组成部件中多种运动和旋转部件易磨损、使用寿命短，高风速下受风部件容易被破坏；受风部件的惯性较大，无法快速响应风速变化。此风向的指示转化成电子与数字化显示的电路比较复杂。
此外还有诸如热线式风速风向仪、压力式风速风向仪、超声波风速风向仪等。
CN201310189198.8现有技术公开了一种基于应力检测的风速传感器如图2所示，具有无活动部件的优点，解决了现有常用风速风向仪体积较大的问题，特别是旋转式风速风向仪体积大、易损坏、响应慢的问题。然而，此风速传感器由于存在四个风杆21-24，风吹过时相互易受影响，且存在受风不一致问题，导致测量准确性的降低或完全无法准确测量。
发明内容
本发明针对上述不足提供了一种应变式风向传感器。
本发明采用如下技术方案：
本发明所述的一种应变式风向传感器，包括支撑基座，应变梁，风杆，应变传感器；所述的支撑基座上设有应变梁，风杆布置在支撑基座中心处，应变梁以风杆为中心沿支撑基座径向布置，应变传感器布置在应变梁上。
本发明所述的应变式风向传感器，所述的支撑基座为圆环形或圆柱形，所述的应变梁至少四根；没两个相邻的应变梁相互垂直布置。
本发明所述的应变式风向传感器，所述的应变梁为4或5或6或7或8根；所述的应变梁沿支撑基座的圆环的半径平面布置在圆环表面，若干根相邻的应变梁将圆形支撑基座分为4或5或6或7或8份。
本发明所述的应变式风向传感器，所述的风杆为中空圆管，中心圆管的直径在30-100mm。
本发明所述的应变式风向传感器，所述的应变传感器为金属应变片。
本发明所述的应变式风向传感器，所述的应变梁为8根时；8根应变梁分成两组四根应变梁的传感器结构，每组四根应变梁得到的风向角度平均后输出。
有益效果
本发明提供的应变式风向传感器采用一个风杆，可以有效的防止风杆间的互相干扰和受风作用的不一致，并将应变传感器与风杆分离，降低应变传感器受风的影响。
应变式风速风向传感器使得其中测风杆互相不干扰，且应变传感器与风杆不在同一平面，克服风对应变传感器的热影响，且结构简明，数字化电子化显示简明。
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进一步详细说明：
如图所示：一种应变式风向传感器，包括支撑基座1，应变梁2，风杆3，应变传感器4；所述的支撑基座1上设有应变梁2，风杆3布置在支撑基座1中心处，应变梁2以风杆3为中心沿支撑基座1径向布置，应变传感器4布置在应变梁2上。
支撑基座1为圆环形或圆柱形，应变梁2可以为金属或工程塑料等材料，应变梁2的数目至少为4根，所有应变梁2一端在支撑基座1顶部圆心处相接，所有应变梁2另一端与支撑基座1侧部相接，呈圆心均匀分布。
应变梁2为4或5或6或7或8根；所述的应变梁2沿支撑基座1的圆环的半径平面布置在圆环表面，若干根相邻的应变梁2将圆形支撑基座1分为4或5或6或7或8份。
应变式风速风向传感器具有风杆3，形状可为实心圆柱体或中空圆管，尤其是风杆采用中空圆管，中空圆管的直径在30-100mm为好。风杆3底部圆面或圆环与应变梁2在支撑基座1顶部圆心处相接的一端无缝焊接。
应变式风速风向传感器具有应变检测传感器，在应变梁2上，位于靠近支撑基座1一端，可为金属（或半导体）应变片。用（PU）胶等贴装在应变梁的平面上，应变检测传感器均装在应变梁的相同位置上，使得各传感器在应变时的输出电压信号相同。
本发明具体工作过程：当风吹过应变式风速风向传感器时，风杆受风力的作用发生倾斜，带动与之相连的应变梁发生形变，形变的应变梁引起应变传感器阻值的变化，通过对应变传感器施加恒定电流，或将其与其他固定电阻组成电桥之后再用恒定电压驱动，完成应变到电信号的转换，通过综合所有应变梁的应变信息最终可以获得风速风向信息。
以附图1为例，应变传感器（包括拉伸应变和压应变，分别产生正负电压）分别安装在四个应变梁上，当风沿某一水平方向吹过传感器，例如沿8点钟方向，风杆将向与8点钟相反的方向偏转，左部及下部应变梁发生拉伸应变，右侧及上侧应变梁发生压应变，因此可以获得四个拉伸应变和压应变正负电压信号VL、VD、VR、VU，这些信号的与风速w风向D的关系可用如下公式计算：
其中，k代表修正系数。
八根应变梁2作为圆环的半径支撑安装在圆环平面的实施：参照上述四根应变梁2结构，八根应变梁分成两组四根应变梁2结构，每组四根应变梁得到的风向角度平均后输出。
Claims (6)
1.一种应变式风向传感器，其特征在于：包括支撑基座（1），应变梁（2），风杆（3），应变传感器（4）；所述的支撑基座（1）上设有应变梁（2），风杆（3）布置在支撑基座（1）中心处，应变梁（2）以风杆（3）为中心沿支撑基座（1）径向布置，应变传感器（4）布置在应变梁（2）上。
2.根据权利要求1所述的应变式风向传感器，其特征在于：所述的支撑基座（1）为圆环形或圆柱形，所述的应变梁（2）至少四根；没两个相邻的应变梁（2）相互垂直布置。
3.根据权利要求1或2所述的应变式风向传感器，其特征在于：所述的应变梁（2）为4或5或6或7或8根；所述的应变梁（2）沿支撑基座（1）的圆环的半径平面布置在圆环表面，若干根相邻的应变梁（2）将圆形支撑基座（1）分为4或5或6或7或8份。
4.根据权利要求1或2所述的应变式风向传感器，其特征在于：所述的风杆（3）为中空圆管，中心圆管的直径在30-100mm。
5.根据权利要求1所述的应变式风向传感器，其特征在于：所述的应变传感器（4）为金属应变片。
6.根据权利要求3所述的应变式风向传感器，其特征在于：所述的应变梁（2）为8根时；8根应变梁（2）分成两组四根应变梁（2）的传感器结构，每组四根应变梁（2）得到的风向角度平均后输出。
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Publications (1)
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| CN105372448A true CN105372448A (zh) | 2016-03-02 |
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