CN106568987B - 一种零点可调的动压式风速测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零点可调的动压式风速测量装置，它包括测风总装模块、动压式风速传感器以及用于安装测风装置的安装结构，其中测风装置的安装结构包括固定支撑的三脚架、动压式风速传感器探头安装结构、测风总装模块安装及调节结构。本发明选用电压式变送器或电流式变送器，电压式变送器配合S型皮托管使用，电流式变送器配合L型皮托管使用。本发明通过改变测风总装模块的姿态，抵消由大气温度、湿度等引起的环境气压的变化而造成的零点漂移；通过机械调节，消除零点误差。本发明实现了风场内的多方向或多梯度的风速数据精确测量，可在农业生产、航空航天、环境监测等领域发挥重要作用。

Description

一种零点可调的动压式风速测量装置

技术领域

本发明涉及一种风速测量装置，具体涉及一种零点可调的动压式风速测量装置。

背景技术

风速风向等气象因素对农作物的授粉和施药等有重要影响，因此提高田间风速测量精度具有很重要的意义。国内外测量风场风向和风速的系统装置很多，但大都仅能测量单方向的风速，且测量的风场范围较小。近年来，风场风向和风速的测量装置开始应用于测量农田环境，主要有叶轮式风速仪和风杯以及动压式测量方法如皮托管等。动压式风速测量的原理是利用空气动压对大气风速进行测量，其气压零点会受到气温和空气密度等多种因素的影响，进而可能影响测量准确度，所以，对动压式风速测量的零点进行调节是提高测量精度的有效办法，为此设计一种适用于测量农田环境的零点可调的动压式风速测量装置，不仅能快速而准确地测量风场区域内的多个测量点的风速大小，而且结合了动压式风速测量传感器的特点，能够对该装置的风速零点进行机械调节，以适应多种大气环境，可在农业生产、航空航天、环境监测等领域发挥重要作用，特别对于农业生产具有很重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种零点可调的动压式风速测量装置。该装置能通过机械方法调节控制器模块的风速零点，在应用过程中减小风速测量的零点误差，使其适应不同的户外大气环境。

实现本发明上述目的的技术方案为:

一种零点可调的动压式风速测量装置，包括测风总装模块、动压式风速传感器以及用于安装测风装置的安装结构；

其中，所述的测风总装模块包括供电模块、无线传输模块、风压变送器、处理器、存储器以及若干个风速传感器采集接口，所述每个风速传感器采集接口与一个动压式风速传感器探头通过气压传送软管连接；

所述的测风总装模块上还包括温度传感器、显示模块和按键。

所述动压式风速传感器包括动压式风速传感器探头，动压式风速传感器探头为皮托管，包括S型皮托管或L型皮托管或多孔梳状皮托管，以及连接皮托管和控制器的软管；

优选地，所述风压变送器为电压式变送器或电流式变送器，其中，电压式变送器配合S型皮托管使用，电流式变送器配合L型皮托管使用。

优选地，所述动压式风速传感器探头为三个。

本发明用于安装测风装置的安装结构包括固定支撑的三脚架、动压式风速传感器探头安装结构、测风总装模块安装及调节结构；

其中：动压式风速传感器探头安装结构包括多孔竖杆、至少两个多孔金属片、三脚架和齿轮齿条机构；

所述多孔竖杆底部基座开有与安装在三角架上的齿轮齿条机构的齿条升降杆啮合的内螺纹。

所述多孔金属片为L型，多孔金属片上的孔和多孔竖杆上的孔均为等距分布，多孔金属片以多种姿态通过螺钉固定在多孔竖杆上以调节多孔金属片的之间的高度差以及调节动压式风速传感器探头轴向的伸出距离。

所述测风总装模块安装及调节结构包括零点调节固定坐标盘和转盘。其中，零点调节固定坐标盘为环形片状，在该零点调节固定坐标盘外侧和内侧均刻有同一基准的角度刻度；转盘为正圆形，外缘刻有与零点调节固定坐标盘同一基准的角度刻度；转盘通过螺纹孔与测风总装模块相固定，所述测风总装模块固定安装在总装模块安装底座上，该总装模块安装底座固定在转盘上；

所述的转盘与零点调节固定坐标盘轴心重合，且为销钉连接或滑槽连接；

所述零点调节固定坐标盘上设有控制转盘的转动角度的夹紧机构。

所述零点调节固定坐标盘与三脚架固定。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、本发明设计一种适用于测量农田环境的零点可调的动压式风速测量装置，该装置通过改变测风总装模块的姿态，可以抵消由大气温度、湿度等引起的环境气压的变化而造成的零点漂移，不仅能快速而准确地测量风场区域内的多个测量点的风速大小，而且结合了动压式风速测量传感器的特点，能够对该装置的风速零点进行机械调节，消除零点误差，以适应多种大气环境，使测量精度提高。

2、由于本发明测风装置包括至少两个风速测量单元，实现了风场内的多方向或多梯度的风速数据的测量，并且通过无线数传模块，风速数据可以及时传递到后台。

3、本发明所述风速测量装置包括零点调节装置，可以使动压式风速传感器应用于更多变的气压环境，为精确测量风速数据提供一种快速的调节方式。可在农业生产、航空航天、环境监测等领域发挥重要作用。

附图说明

图1为一种零点可调的动压式风速测量装置的实施例1的结构示意图；

图2a为一种零点可调的动压式风速测量装置的测风总装模块安装及调节结构示意图；

图2b为一种零点可调的动压式风速测量装置的动压式探头安装结构示意图；

图3为测风总装模块电原理框图。

其中：1为动压式风速传感器探头、2为动压式风速传感器探头安装结构、3为齿轮齿条机构、4为转盘、5为零点调节固定坐标盘、6为测风总装模块、7为软管、8为三脚架，9为总装模块安装底座，10为多孔金属片，11为多孔竖杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，一种零点可调的动压式风速测量装置，包括测风总装模块、动压式风速传感器以及用于安装测风装置的安装结构；

其中，如图3所示，所述的测风总装模块包括供电模块、无线传输模块、风压变送器、处理器、存储器、外壳以及若干个风速传感器采集接口。

所述每个风速传感器采集接口与一个动压式风速传感器探头1通过气压传送软管7连接；所述的测风总装模块上还包括温度传感器、显示模块和按键。

所述动压式风速传感器探头1为皮托管，可以选用S型皮托管或L型皮托管或多孔梳状皮托管，连接皮托管和控制器之间用软管7连接。

所述的风压变送器为电压式变送器或电流式变送器，优选方案为电压式变送器配合S型皮托管使用，电流式变送器配合L型皮托管使用。

本发明用于安装测风装置的安装结构包括固定支撑的三脚架8、动压式风速传感器探头安装结构2、测风总装模块安装及调节结构。

所述动压式风速传感器探头安装结构2参见图2b，所述的动压式风速传感器探头安装结构2包括多孔竖杆11、至少两个多孔金属片10、三脚架8和齿轮齿条机构3等。该多孔金属片10为L型，能以多种姿态通过螺钉固定在多孔竖杆11上，多孔金属片10上的孔和多孔竖杆11上的孔均为等距分布；多孔竖杆11上的孔用于调节多孔金属片10的之间的高度差，多孔金属片10上的等距孔用于调节动压式风速传感器探头1轴向的伸出距离。其中，所述动压式风速传感器探头1要由与多孔竖杆11连接的多孔金属片10至少两条扎带固定。所述多孔金属片分别与本实施例的三个动压式风速传感器探头通过扎带或螺钉或强力胶连接，该孔片均通过螺钉固定在多孔竖杆11上，并且可以灵活地变换角度，以调整传感器探头的方向；

所述多孔竖杆11底部为一个圆柱状基座，该基座开有内螺纹，刚好可以与安装在三角架8上的齿轮齿条机构3的齿条升降杆啮合，多孔竖杆11与齿条升降杆固定后由齿轮齿条机构3控制多孔竖杆11的升降进而调整动压式风速传感器探头1的高度。上述的齿轮齿条机构3的齿轮连接外部的一个转动把手，该齿条升降杆顶部具有外螺纹，齿条升降杆与多孔竖杆11的基座通过螺纹连接。

本发明零点可调的动压式风速测量装置的测风总装模块安装及调节结构测风总装模块安装及调节结构如图2a所示，包括零点调节固定坐标盘5和转盘4。其中，零点调节固定坐标盘5为环形片状，在该零点调节固定坐标盘5外侧和内侧均刻有同一基准的角度刻度，转盘4为正圆形，转盘上有螺纹孔用来固定测风总装模块6，转盘外缘刻有与零点调节固定坐标盘5同一基准的角度刻度指针，水平固定测风总装模块时指针指向零点调节固定坐标盘0°位置。

所述测风总装模块6安装固定在总装模块安装底座9上，该总装模块安装底座9安装固定在转盘4上，所述的转盘4与零点调节固定坐标盘5为销钉连接或滑槽连接，转盘4可以保持与零点调节固定坐标盘5轴心重合的同时在固定的平面内360°旋转。零点调节固定坐标盘5上有夹紧机构，用于控制转盘4的转动角度。该零点调节固定坐标盘5与三脚架8固定后与三脚架8无相对运动。转盘4围绕其轴线转动，进而改变固定于三脚架8上的测风总装模块6的俯仰姿态，由于零点调节固定坐标盘5上刻有角度刻度，转盘4上刻有角度刻度，测风总装模块6的姿态可以进行精确调整。由于测风总装模块6中风压变送器的姿态改变会影响其中测风原件的物理状态的微小变化，进而改变测风零点。在不同的温度、湿度下，空气的气压会有所不同，仍然会影响到风速的精确测量。通过改变装有风压变送器的测风总装模块的姿态，可以抵消由大气温度、湿度等引起的环境气压的变化而造成的零点漂移，使动压式风速测量系统具有更高的精度。通过这一机械调节方式，可以在条件有限的农田环境中得到有效的发挥。

所述的测风总装模块电原理框图如图3所示，它包括供电模块、无线传输模块、风压变送器、处理器、存储器以及多个风速传感器采集接口。其中，所述风速传感器为动压式风速传感器探头，每个风速传感器探头上连接有一个风压变送器，每个风压变送器与一个动压式风速传感器探头通过软管连接。本实施例所述三个动压式风速传感器探头分别为动压式风速传感器探头A、动压式风速传感器探头B和动压式风速传感器探头C，分别与风压变送器A、风压变送器B和风压变送器C连接，用以采集风速参数。所述电源模块将电池的电能提供给处理器；处理器负责处理各种请求、执行及信号处理等；存储器用于存放设置参数和暂存采集到的风速数据；无线数传模块用于与数据汇集系统进行数据交换，实现数据的无线传输，该无线数传模块是载频为490MHz的无线数据收发装置；温度传感器用于对测得的风速值数据进行补偿和校正。

Claims (5)

1.一种零点可调的动压式风速测量装置，其特征在于：该装置包括测风总装模块、动压式风速传感器以及用于安装测风装置的安装结构；

其中，所述的测风总装模块包括供电模块、无线传输模块、风压变送器、处理器、存储器以及若干个风速传感器采集接口，所述若干个风速传感器采集接口通过气压传送软管分别与若干个动压式风速传感器探头连接；所述的测风总装模块上还包括温度传感器、显示模块和按键；

所述测风装置的安装结构包括固定支撑的三脚架、动压式风速传感器探头安装结构、测风总装模块安装及调节结构；所述动压式风速传感器探头安装结构包括多孔竖杆(11)、能以多种姿态通过螺钉固定在多孔竖杆(11)上的至少两个多孔金属片(10)和齿轮齿条机构(3)；所述多孔竖杆(11)底部基座开有内螺纹与安装在三脚架(8)上的齿轮齿条机构(3)的升降杆啮合。

2.根据权利要求1所述的一种零点可调的动压式风速测量装置，其特征在于：所述多孔金属片(10)为L型，所述多孔金属片(10)上的孔和多孔竖杆(11)上的孔均为等距分布。

3.根据权利要求1所述的一种零点可调的动压式风速测量装置，其特征在于：所述测风总装模块安装及调节结构包括零点调节固定坐标盘(5)和转盘(4)；转盘(4)通过螺纹孔与测风总装模块(6)相固定，所述测风总装模块(6)固定安装在总装模块安装底座(9)上，该总装模块安装底座(9)固定在转盘(4)上；所述零点调节固定坐标盘(5)与三脚架(8)固定；

所述零点调节固定坐标盘(5)上设有控制转盘(4)的转动角度的夹紧机构。

4.根据权利要求3所述的一种零点可调的动压式风速测量装置，其特征在于：所述零点调节固定坐标盘(5)为环形片状，在该零点调节固定坐标盘(5)外侧和内侧均刻有同一基准的角度刻度；转盘(4)为正圆形，外缘刻有与零点调节固定坐标盘(5)同一基准的角度刻度。

5.根据权利要求4所述的一种零点可调的动压式风速测量装置，其特征在于：所述的转盘(4)与零点调节固定坐标盘(5)轴心重合，且为销钉连接或滑槽连接。