CN105738651A - 一种带温度补偿的超声波测风速装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种带温度补偿的超声波测风速装置，其结构包括超声波测速装置（1）、超声波发射端（2）、超声波接收端（3）、风速显示器（4）、风速LED刻度盘（5）；其中的声波测风速装置系统由处理器MCU（6）、超声波发生器（7）、超声波接收器（8）、蓝牙BLE（9）、温度传感器（10）、电源管理电路（11）组成；参照不同温度下声波在空气中的速度，声波在流动空气中的会有多普勒效应，根据多普勒效应带来的相位差，测量得到风度速度。本装置可以实现：低成本，低功耗，便携等特点。
Description
技术领域
本发明属于声学的电子测量风速领域，是一种带温度补偿的超声波测风速装置。
背景技术
传统测风速计中，靠机械结构有转杯式风速计，螺旋桨式风速计，这类风速计测量过程中的误差会因风速的不同而不同；靠散热原理的风速计只适合在小风速测量，而且需要的功耗比较大，用来保持发热。
声学上测风速，可以根据声波在空气中传播特性，声波在流动空气中传播会产生多普勒效应，根据这一效应我们可以实现低功耗的测量装置，测量大范围的风速。由于超声波具有抗干扰、方向性好的优点，选择发射的声波频率多在超声波段。
发明内容
本发明的目的主要是通过声波的多普勒效应来测量风速，设计出低功耗，高精度，测量范围大的测风速装置。
本发明是一种带温度补偿的超声波测风速装置，其结构包括超声波测速装置、超声波发射端、超声波接收端、风速显示器、风速LED刻度盘；其中的声波测风速装置系统由处理器MCU、超声波发生器、超声波接收器、蓝牙BLE、温度传感器、电源管理电路组成，处理器MCU的IO口输出连接到超声波发生器的触发信号输入端，处理器MCU的IO口输入连接到超声波接收器的信号输出端，蓝牙BLE与处理器MCU的串口功能引脚连接；风速显示器由处理器MCU、LED显示屏、键盘、温度传感器、电源管理电路和蓝牙BLE组成，蓝牙BLE与处理器MCU的串口功能引脚连接，LED显示屏连接到处理器MCU的信号输出引脚上，温度传感器的数据引脚连接到处理器MCU的IO口引脚，键盘连接到处理器MCU的IO引脚。
测风速，超声波测速装置通过超声波发生器的脉冲声波到超声波接收器时的脉冲到达时的相位差，与静态空气下的相位差的差值，根据多普勒效应得到相对空气流速，即风速。
显示风速，LED显示屏，速度值的数字显示，以及根据速度的高低显示在半圆LED面板上。
设定温度风速校准，温度传感器，单引脚接收指令与输出温度数据，由处理器MCU采集，处理器MCU存储不同温度下的风速值，数据处理过程中，可以根据不同标准速度，间接计算出相位差。
通信方式，通过蓝牙BLE通信，风速显示器（4）与风速测量装置（1）之间通过蓝牙的数据传输，实现无线连接。
与现有技术方案相比，采用本发明所述的设计方案，可以达到以下技术效果：低功耗，高精度，测量范围大的测风速。
附图说明
附图给出该种带温度补偿的超声波测风速装置示意图：
图1是本发明一种带温度补偿的超声波测风速装置示意图；
图2是本发明一种带温度补偿的超声波测风速装置的内部电路图；
图3是本发明的风速显示器的内部电路图；
附图1标记说明：1、声波测速装置；2、超声波发射端；3、超声波接收端；4、风速显示器；5、风速LED刻度盘；
附图2标记说明：6、处理器MCU；7、超声波发生器；8、超声波接收器；9、蓝牙BLE；10、温度传感器；11、电源管理电路；
附图3标记说明：12、处理器MCU；13、LED显示屏；14、键盘；15、温度传感器；16、电源管理电路；17、蓝牙BLE。
具体实施方式
实施例1：
如图1是本发明一种带温度补偿的超声波测风速装置，其特征在于其结构包括超声波测速装置1、超声波发射端2、超声波接收端3、风速显示器4、风速LED刻度盘5；其中的声波测风速装置系统由处理器MCU6、超声波发生器7、超声波接收器8、蓝牙BLE9、温度传感器10、电源管理电路11组成，处理器MCU6的IO口输出连接到超声波发生器7的触发信号输入端，处理器MCU6的IO口输入连接到超声波接收器8的信号输出端，蓝牙BLE9与处理器MCU6的串口功能引脚连接；风速显示器4由处理器MCU12、LED显示屏13、键盘14、温度传感器15、电源管理电路16和蓝牙BLE17组成，蓝牙BLE17与处理器MCU12的串口功能引脚连接，LED显示屏13连接到处理器MCU12的信号输出引脚上，温度传感器15的数据引脚连接到处理器MCU12的IO口引脚，键盘14连接到处理器MCU12的IO引脚。
实施例2
超声波测速装置1通过超声波发生器7的脉冲声波到超声波接收器8时的脉冲到达时的相位差，与静态空气下的相位差的差值，根据多普勒效应得到相对空气流速，即风速。
实施例3
LED显示屏13，速度值的数字显示，以及根据速度的高低显示在半圆LED面板上。
实施例4
温度传感器10，单引脚接收指令与输出温度数据，由处理器MCU6采集。
实施例5
处理器MCU（6）存储不同温度下的风速值，数据处理过程中，可以根据不同标准速度，间接计算出相位差。
实施例6
蓝牙BLE通信，风速显示器4与风速测量装置1之间通过蓝牙的数据传输，实现无线连接。
本装置可以实现：低功耗，高精度，测量范围大的测风速等。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种带温度补偿的超声波测风速装置，属于电子测量领域，其结构包括超声波测速装置（1）、超声波发射端（2）、超声波接收端（3）、风速显示器（4）、风速LED刻度盘（5）；其中的声波测风速装置系统由处理器MCU（6）、超声波发生器（7）、超声波接收器（8）、蓝牙BLE（9）、温度传感器（10）、电源管理电路（11）组成，处理器MCU（6）的IO口输出连接到超声波发生器（7）的触发信号输入端，处理器MCU（6）的IO口输入连接到超声波接收器（8）的信号输出端，蓝牙BLE（9）与处理器MCU（6）的串口功能引脚连接；风速显示器（4）由处理器MCU（12）、LED显示屏（13）、键盘（14）、温度传感器（15）、电源管理电路（16）和蓝牙BLE（17）组成，蓝牙BLE（17）与处理器MCU（12）的串口功能引脚连接，LED显示屏（13）连接到处理器MCU（12）的信号输出引脚上，温度传感器（15）的数据引脚连接到处理器MCU（12）的IO口引脚，键盘（14）连接到处理器MCU（12）的IO引脚。
2.根据权利要求1所述的一种带温度补偿的超声波测风速装置，其特征在于：超声波测速装置（1）通过超声波发生器（7）的脉冲声波到超声波接收器（8）时的脉冲到达时的相位差，与静态空气下的相位差的差值，根据多普勒效应得到相对空气流速，即风速。
3.根据权利要求1所述的一种带温度补偿的超声波测风速装置，其特征在于：LED显示屏，速度值的数字显示，以及根据速度的高低显示在半圆LED面板上。
4.根据权利要求1所述的一种带温度补偿的超声波测风速装置，其特征在于：温度传感器（10），单引脚接收指令与输出温度数据，由处理器MCU（6）采集。
5.根据权利要求1所述的一种带温度补偿的超声波测风速装置，其特征在于：处理器MCU（6）存储不同温度下的风速值，数据处理过程中，可以根据不同标准速度，间接计算出相位差。
6.根据权利要求1所述的一种带温度补偿的超声波测风速装置，其特征在于：蓝牙BLE通信，风速显示器（4）与风速测量装置（1）之间通过蓝牙的数据传输，实现无线连接。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108663536A (zh) * | 2018-05-02 | 2018-10-16 | 中山大学 | 一种测量三维风速和超声温度仪器的风速数据修正方法 |
| CN108693377A (zh) * | 2018-05-02 | 2018-10-23 | 中山大学 | 一种测量三维风速和超声温度仪器的温度数据修正方法 |
| CN112129969A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-12-25 | 青岛芯笙微纳电子科技有限公司 | 一种微型风速计 |
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2014
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |