CN105675915A - 一种无线加热风参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线加热风参数测量装置，包括：壳体，具有内部空腔；转轴，可转动安装在所述壳体内；受风组件，固定在所述转轴上，并位于所述壳体的顶端；加热装置，位于所述壳体内，和/或位于所述受风组件内，用于为所述受风组件加热。所述加热组件与所述受风组件相连接，当测量装置所处的室外环境温度过低时，所述加热组件启动，为所述受风组件进行加热，防止大气中的水蒸气、雪霜等在测量装置上结冰，影响所述受风组件的转动，对测量结果造成影响。

Description

一种无线加热风参数测量装置

技术领域

本发明涉及风力测量技术领域，具体涉及一种无线加热风力测量装置。

背景技术

风资料是重要的气象资料之一，无论在理论研究上，还是在国民经济建设的各部门，都是不可缺少的。风资料包括风力的大小，风的方向等。

现有技术中，常常采用风向标对风向进行测定，风向标的风向箭头垂直于转轴，来风后，风向箭头带动转轴旋转，使得风向箭头指向来风的方向。但是在低温环境下，当遭遇风雪天气后，风向标的风向箭头上往往会结冰，来风后，风向箭头由于自身负重增加，在风力的带动下很难甚至无法绕转轴发生转动，导致测量的风向不准。

与此同时，风速仪作为风速测量装置，采用风杯带动转轴转动，通过转轴转动产生电信号，完成对风速大小的测量。当温度较低时，风杯同样容易结冻，导致转动困难，导致测量的风速大小不准。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中风参数测量装置容易结冰，导致风参数无法准确获得的缺陷。

为此，本发明提供一种无线加热风参数测量装置，包括：壳体，具有内部空腔；转轴，可转动安装在所述壳体内；受风组件，固定在所述转轴上，并位于所述壳体的顶端；加热装置，位于所述壳体内，和/或位于所述受风组件内，用于为所述受风组件加热。

所述的无线加热风参数测量装置还包括第一传感器，安装在所述壳体上，用于检测外界大气温度，并发送大气温度信号给控制器；控制器，接收所述第一传感器发送的大气温度信号，在外界大气温度低于预设值时，控制加热装置开启。

所述的无线加热风参数测量装置还包括第二传感器，位于所述受风组件内或靠近所述受风组件设置，用于检测受风组件的温度，并发送受风组件温度信号给所述控制器；所述控制器在受风组件温度高于预设值时，控制所述加热装置关闭。

所述加热装置包括电阻丝，设置在所述受风组件的内部；初级线圈，安装在所述壳体内，用于连接外界交流电；次级线圈，间隔一定距离对应所述初级线圈设置，并与所述转轴同步转动，连接所述电阻丝，能够在所述初级线圈的感应下产生感应电流。

所述控制器为耦合板，所述耦合板与所述初级线圈相连接，当外界大气温度低于预设温度值后，所述第一传感器感应所述耦合板，所述耦合板使所述初级线圈通电，所述变压器组件启动，开始加热；当受风组件温度大于某一特定温度后，所述第二传感器感应所述耦合板，所述耦合板使所述初级线圈断电，所述变压器组件关闭，停止加热。

还包括磁座，设置在所述壳体内部，其轴心与所述壳体的轴心相重合，包括“几”字状底座和从所述底座向上突出的突出部，其底座的顶部外壁与所述突出部以及所述壳体的内壁之间形成容纳腔，所述容纳腔靠近所述受风组件，所述突出部上设置有轴孔；所述加热装置部分或全部位于所述容纳腔中；所述转轴穿过所述轴孔，一部分位于所述磁座的下方，一部分穿出所述磁座连接所述受风组件。

所述初级线圈设置在“几”字状所述底座的水平段上；所述次级线圈在竖直方向上位于所述初级线圈的上方；所述第二传感器在竖直方向上位于次级线圈的上方，并设置在所述受风组件内部。

所述转轴上设有加热板，所述加热板连接在所述次级线圈的顶端，所述转轴转动后，所述加热板带动所述次级线圈同步转动。

还包括风速传感器，所述风速传感器包括：磁铁座，位于所述转轴的底端；感应板，所述感应板上端设有霍尔器件，所述转轴带动所述磁铁座转动，所述霍尔器件监测所述磁铁座上磁场的变化，发出电信号。

还包括位于所述壳体下方的底座，所述底座的顶端连接在所述壳体内壁上，所述底座的直径沿竖直向下的方向逐段减小，在直径最小的连接段上设有底座螺母。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的无线加热风参数测量装置，包括：壳体，具有内部空腔；转轴，可转动安装在所述壳体内；受风组件，固定在所述转轴上，并位于所述壳体的顶端；加热装置，位于所述壳体内，和/或位于所述受风组件内，用于为所述受风组件加热。

所述加热装置与所述受风组件相连接，当测量装置所处的室外环境温度过低时，所述加热装置启动，为所述受风组件进行加热，防止大气中的水蒸气、雪霜等在测量装置上结冰，影响所述受风组件的转动，对测量结果造成影响。

2.本发明提供的无线加热风参数测量装置，还包括第一传感器，安装在所述壳体上，用于检测外界大气温度，并发送大气温度信号给控制器；控制器，接收所述第一传感器发送的大气温度信号，在外界大气温度低于预设值时，控制加热装置开启。

当温度低于某一特定温度时，所述第一传感器发送信号给所述控制器，控制器控制所述加热装置，使加热装置启动，防止大气中的水分凝结在所述受风组件上。通过设置第一传感器和控制器，实现加热装置的自动开启，可以不需人工监控，根据环境自行开启。

3.本发明提供的无线加热风参数测量装置，所述的无线加热风参数测量装置还包括第二传感器，位于所述受风组件内或靠近所述受风组件设置，用于检测受风组件的温度，并发送受风组件温度信号给所述控制器；所述控制器在受风组件温度高于预设值时，控制所述加热装置关闭。经过一段时间的加热后，当所述受风组件的温度高于某一特定温度后，所述第二传感器发出信号给控制器，控制器关闭所述加热装置，防止所述受风组件在持续加热后热量凝聚，对受风组件造成烧毁；并且，第二传感器和控制器配合实现加热装置的自动关闭。

4.本发明提供的无线加热风参数测量装置，所述加热装置包括，电阻丝，设置在所述受风组件的内部；初级线圈，安装在所述壳体内，用于连接外界交流电；次级线圈，间隔一定距离对应所述初级线圈设置，并与所述转轴同步转动，连接所述电阻丝，能够在所述初级线圈的感应下产生感应电流，从而使得电阻丝发热，进而为受风组件加热。

电阻丝设置在受风组件内部，不易损坏，且加热更加均匀；由于加热装置安装在受风组件内部，如果外界导线直接与电阻丝相连，当受风组件发生转动后，受风组件会带动外界导线，使导线与受风组件缠绕在一起，影响受风组件的精确测量。

本发明中，初级线圈连接外界交流电，次级线圈连接受风组件内的电阻丝，在初级线圈通电时，次级线圈产生感应电流，从而就可以实现对电阻丝的加热，初级线圈位置固定不动，次级线圈与受风组件同步转动，所述初级线圈和所述次级线圈之间并不相连，在受风组件带动次级线圈转动过程中，不会产生导线缠绕而影响精确测量的情况；并且，恰好利用次级线圈的转动和初级线圈中的电流，使得次级线圈产生感应电流，一举两得。

5.本发明提供的无线加热风参数测量装置，还包括风速传感器，所述风速传感器包括：磁铁座，位于所述转轴的底端；感应板，所述感应板上端设有霍尔器件，所述转轴带动所述磁铁座转动，所述霍尔器件监测所述磁铁座上磁场的变化，发出电信号。

由于磁铁座由极性相反的两个磁极构成，所述感应板能够感知所述磁铁座磁场的变化，霍尔器件通过对磁感线是否变化或变化速度快慢，产生感应电压，后经过数模转换，得到风速、风向等参数。

6.本发明提供的无线加热风参数测量装置，还包括位于所述壳体下方的连接座，所述连接座的顶端连接在所述壳体内壁上，所述连接座的直径沿竖直向下的方向逐段减小，在直径最小的连接段上设有螺母。

由于所述测量装置需要安装在距离地表一定高度的区域内，所述测量装置需要与立于地面的塔架相连接，所述螺母用以连接在所述塔架的底端，同时连接段的直径小于壳体的直径，有利于所述塔架稳定地支撑所述测量装置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的无线加热风参数测量装置的一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明的无线加热风参数测量装置的另一种实施方式的的结构示意图；

附图标记说明：

1-壳体；2-转轴；3-第一传感器；4-第二传感器；5-初级线圈；6-次级线圈；7-耦合板；8-磁座；81-底座；82-突出部；10-磁铁座；11-感应板；12-连接座；13-连接段；14-螺母；15-尾翼；16-风向座；17-加热板；18-上风向支架；19-下风向支架；20-轴承；21-风杯；22-上支架；23-下支架；24-受风组件。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种无线加热风参数测量装置，包括：壳体1，具有内部空腔；转轴2，可转动安装在所述壳体1内；受风组件，固定在所述转轴2上，并位于所述壳体1的顶端；加热装置，位于所述壳体1内，和/或位于所述受风组件内，用于为所述受风组件加热。

所述加热装置与所述受风组件相连接，当测量装置所处的室外环境温度过低时，所述加热装置启动，为所述受风组件进行加热，防止大气中的水蒸气在测量装置上结冰，影响所述受风组件的转动，对测量结果造成影响。

作为优选的实施方式，无线加热风参数测量装置还包括第一传感器3，安装在所述壳体1上，用于检测外界大气温度，并发送大气温度信号给控制器；控制器，接收所述第一传感器3发送的大气温度信号，在外界大气温度低于预设值时，控制加热装置开启。

当温度低于某一特定温度时，所述第一传感器发送信号给所述控制器，控制器控制所述加热装置，使加热装置启动，防止大气中的水分凝结在所述受风组件上。通过设置第一传感器和控制器，实现加热装置的自动开启，可以不需人工监控，根据环境自行开启。

作为优选的实施方式，无线加热风参数测量装置还包括第二传感器4，位于所述受风组件内或靠近所述受风组件设置，用于检测受风组件的温度，并发送受风组件温度信号给所述控制器；所述控制器在受风组件温度高于预设值时，控制所述加热装置关闭。

经过一段时间的加热后，当所述受风组件的温度高于某一特定温度后，所述第二传感器发出信号给控制器，控制器关闭所述加热装置，防止所述受风组件在持续加热后热量凝聚，对受风组件造成烧毁；并且，第二传感器和控制器配合实现加热装置的自动关闭。

例如，当所述第一传感器3检测到环境温度低于7℃，第一传感器3发出信号给控制器，控制器使所述加热装置启动，开始加热；当所述第二传感器4感知到受风组件的表面温度升高至60℃时，控制器使所述加热装置关闭，停止加热。

作为优选的实施方式，所述第一传感器3和所述第二传感器4位于所述控制器(图中未示出)两侧，这样的设置方式可以确保彼此间不产生信号干扰。作为优选的实施方式，所述第一传感器3靠近壳体的最底部设置，使其可以灵敏感知外界大气温度，所述第二传感器4设置在受风组件的内部，使其可以灵敏感知受风组件的温度。

作为优选的实施方式，所述加热装置包括电阻丝，设置在所述受风组件的内部；初级线圈5，安装在所述壳体1内，用于连接外界交流电；次级线圈6，间隔一定距离对应所述初级线圈5设置，并与所述转轴2同步转动，连接所述电阻丝，能够在所述初级线圈5的感应下产生感应电流。

电阻丝设置在受风组件内部，不易损坏，且加热更加均匀；由于加热装置安装在受风组件内部，如果外界导线直接与电阻丝相连，当受风组件发生转动后，受风组件会带动外界导线，使导线与受风组件缠绕在一起，影响受风组件的精确测量。

具体地，所述初级线圈5和所述次级线圈6之间的匝数比决定了次级线圈6所能输出的电压的大小，所述初级线圈5和所述次级线圈6之间的匝数比根据加热装置内部的电阻丝的发热量和电阻的自身结构性能，在安装之前进行调整。

作为变形的实施方式，所述加热装置实际上还可以采用其他类型的加热装置，例如红外加热，再如热阻加热，再如直接采用导线将外界电流引入电阻丝中，当然，直接采用导线时，需要考虑在受风组件旋转时，如何避免导线缠绕的问题。

作为优选的实施方式，所述控制器为耦合板7，所述耦合板7与所述初级线圈5相连接，当外界大气温度低于预设温度值后，所述第一传感器3感应所述耦合板7，所述耦合板7使所述初级线圈5通电，加热装置开始加热；当受风组件温度大于某一特定温度后，所述第二传感器4感应所述耦合板7，所述耦合板7使所述初级线圈5断电，加热装置关闭，停止加热。

作为优选的实施方式，还包括磁座8，设置在所述壳体1内部，其轴心与所述壳体1的轴心相重合，包括“几”字状底座81和从所述底座81向上突出的突出部82，其底座81的顶部外壁与所述突出部82以及所述壳体1的内壁之间形成容纳腔，所述容纳腔靠近所述受风组件，所述突出部82上设置有轴孔，所述转轴2与所述轴孔之间设有轴承20，所述转轴2在所述轴承20上转动；所述加热装置部分或全部位于所述容纳腔中；所述转轴2穿过所述轴孔，一部分位于所述磁座8的下方，一部分穿出所述磁座8连接所述受风组件。

通过设置磁座8，使得转轴2得到安装，并且，磁座8的底座81和突出部82形成容纳腔，可以非常方便安装加热装置，从而使得测量装置的多个部件在周向上基本围绕转轴设置，结构紧凑，充分利用了转轴2转动与次级线圈之间的联动关系。

作为优选的实施方式，所述初级线圈5设置在“几”字状所述底座81的水平段上；所述次级线圈6在竖直方向上位于所述初级线圈5的上方；所述第二传感器4在竖直方向上位于次级线圈6的上方，并设置在所述受风组件内部。

所述第二传感器4设置在所述受风组件内部，可以准确检测所述受风组件的实时温度，当所述受风组件的温度到达临界值后，所述第二传感器4立刻发出信号，结束对受风组件的加热，防止热量对受风组件造成损毁。

作为优选的实施方式，所述转轴2上设有加热板17，所述加热板17连接在所述次级线圈6的顶端，所述转轴2转动后，带动所述受风组件24同步转动

作为优选的实施方式，还包括风速传感器，所述风速传感器包括：磁铁座10，位于所述转轴2的底端；感应板11，所述感应板11上端设有霍尔器件，所述转轴2带动所述磁铁座10转动，所述霍尔器件监测所述磁铁座10上磁场的变化，发出电信号。

由于磁铁座10由极性相反的两个磁极构成，所述感应板11能够感知所述磁铁座10磁场的变化，霍尔器件通过对磁感线是否变化或变化速度快慢，产生感应电压，后经过数模转换，得到风速、风向等参数。

还包括位于所述壳体1下方的连接座12，所述连接座12的顶端连接在所述壳体1内壁上，所述连接座12的直径沿竖直向下的方向逐段减小，在直径最小的连接段上设有连接座12螺母14。

所述连接段设有螺母，由于所述测量装置需要安装在距离地表一定高度的区域内，所述测量装置需要与立于地面的塔架相连接，所述螺母14用以连接在所述塔架的底端，同时连接段的直径小于壳体1的直径，有利于所述塔架稳定地支撑所述测量装置。

具体地，所述连接段12的内部安装有七芯插头，所述第一传感器3安装在所述七芯插头内部，所述七芯插头起到与外界电信号相连接的作用。

需要说明的是，上述无线加热风参数测量装置可以为风速仪，也可以为风向标。

当其为风向标时，优选地，如图1所示，所述受风组件包括尾翼15和风向座16，所述尾翼15上缠绕设有电阻丝，所述风向座16包括上风向支架18和下风向支架19，所述上风向支架18和所述下风向支架19之间夹设有电阻丝，所述电阻丝与所述次级线圈6相连接。

所述风向座16垂直设置在所述转轴2的顶部，来风后，所述尾翼15带动所述风向座16，使所述风向座16指向来风的方向；当所述风向座16风向稳定后，所述磁铁座10产生稳定的磁场，所述感应板11感应所述磁场并输出电压，然后由单片机进行数据处理，再进行数模转换，输出与风向相对应的电流信号，从而达到测量风向的目的。

同时，所述加热组件还包括加热板17，所述加热板设置在所述次级线圈与所述受风组件之间，所述次级线圈、加热板和电阻丝彼此串联，且所述加热板与电阻丝相连接，所述加热板17用以加热所述转轴2，防止所述转轴结冻。

具体地，当温度过低时，所述初级线圈5启动，使电阻丝和加热板17通电，电阻丝对所述尾翼15和所述风向座16进行加热，加热板17对所述转轴2及其周围空间进行加热。

当其为风向仪时，如图2所示，所述受风组件包括：若干个风杯21，以及用以连接若干所述风杯21的风杯支架，所述风杯支架垂直连接在所述转轴2的顶端。

所述风杯支架包括上支架22和下支架23，所述上支架22和所述下支架23之间、以及所述风杯21内部设有电阻丝，所述电阻丝与所述次级线圈6相连接。

具体地，风杯21的凹面都顺向一个方向，来风后，风杯21垂直于转轴2进行转动。此时所述磁铁座10产生旋转的磁场，所述感应板11感应所述磁场的变化，并输出电压，输出电压信号不断循环且呈周期性变化，然后由单片机计算电压信号周期，进行数据处理，再进行数模转换，输出与风速呈线性的电流信号，从而达到测量风速数据的目的。

同时，所述加热组件还包括加热板17，所述加热板17设置在所述次级线圈与所述受风组件之间，所述次级线圈、加热板和电阻丝彼此串联，且所述加热板与电阻丝相连接，所述加热板17用以加热所述转轴2，防止所述转轴结冻，无法在所述磁座8内转动。

具体地，当温度过低时，所述初级线圈5启动，使电阻丝和加热板17通电，电阻丝对所述风杯21支架和所述风杯21进行加热，加热板对所述转轴2及其周围空间进行加热。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种无线加热风参数测量装置，其特征在于，包括：

壳体(1)，具有内部空腔；

转轴(2)，可转动安装在所述壳体(1)内；

受风组件(24)，固定在所述转轴(2)上，并位于所述壳体(1)的顶端；

加热装置，位于所述壳体(1)内，和/或位于所述受风组件(24)内，用于为所述受风组件(24)加热。

2.根据权利要求1所述的无线加热风参数测量装置，其特征在于：还包括

第一传感器(3)，安装在所述壳体(1)上，用于检测外界大气温度，并发送大气温度信号给控制器；

控制器，接收所述第一传感器(3)发送的大气温度信号，在外界大气温度低于预设值时，控制加热装置开启。

3.根据权利要求2所述的无线加热风参数测量装置，其特征在于：还包括

第二传感器(4)，位于所述受风组件(24)内或靠近所述受风组件(24)设置，用于检测受风组件(24)的温度，并发送受风组件(24)温度信号给所述控制器；

所述控制器在受风组件(24)温度高于预设值时，控制所述加热装置关闭。

4.根据权利要求2或3所述的无线加热风参数测量装置，其特征在于：

所述加热装置包括

电阻丝，设置在所述受风组件(24)的内部；

初级线圈(5)，安装在所述壳体(1)内，用于连接外界交流电；

次级线圈(6)，间隔一定距离对应所述初级线圈(5)设置，并与所述转轴(2)同步转动，连接所述电阻丝，能够在所述初级线圈(5)的感应下产生感应电流。

5.根据权利要求4所述的无线加热风参数测量装置，其特征在于：所述控制器为耦合板(7)，所述耦合板(7)与所述初级线圈(5)相连接，当外界大气温度低于预设温度值后，所述第一传感器(3)感应所述耦合板(7)，所述耦合板(7)使所述初级线圈(5)通电；当受风组件(24)温度大于某一特定温度后，所述第二传感器(4)感应所述耦合板(7)，所述耦合板(7)使所述初级线圈(5)断电。

6.根据权利要求4或5所述的无线加热风参数测量装置，其特征在于：还包括

磁座(8)，设置在所述壳体(1)内部，其轴心与所述壳体(1)的轴心相重合，包括“几”字状底座(81)和从所述底座(81)向上突出的突出部(82)，其底座(81)的顶部外壁与所述突出部(82)以及所述壳体(1)的内壁之间形成容纳腔，所述容纳腔靠近所述受风组件(24)，所述突出部(82)上设置有轴孔；

所述加热装置部分或全部位于所述容纳腔中；

所述转轴(2)穿过所述轴孔，一部分位于所述磁座(8)的下方，一部分穿出所述磁座(8)连接所述受风组件(24)。

7.根据权利要求6所述的无线加热风参数测量装置，其特征在于，

所述初级线圈(5)设置在“几”字状所述底座(81)的水平段上；

所述次级线圈(6)在竖直方向上位于所述初级线圈(5)的上方；

所述第二传感器(4)在竖直方向上位于次级线圈(6)的上方，并位于所述受风组件(24)的下方。

8.根据权利要求4或5所述的无线加热风参数测量装置，所述转轴(2)上设有加热板(17)，所述加热板(17)连接在所述次级线圈(6)的顶端，所述转轴(2)转动后，所述加热板带动所述受风组件(24)同步转动。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的无线加热风参数测量装置，其特征在于，还包括风速传感器，所述风速传感器包括：

磁铁座(10)，位于所述转轴(2)的底端；

感应板(11)，所述感应板(11)上端设有霍尔器件，所述转轴(2)带动所述磁铁座(10)转动，所述霍尔器件监测所述磁铁座(10)上磁场的变化，发出电信号。

10.根据权利要求7所述的无线加热风参数测量装置，其特征在于，

还包括位于所述壳体(1)下方的连接座(12)，所述连接座(12)的顶端连接在所述壳体(1)内壁上，所述连接座(12)的直径沿竖直向下的方向逐段减小，在直径最小的连接段(13)上设有螺母(14)。