CN106990264A - 一种超声测风传感器的测试控制装置及测试控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超声测风传感器的测试控制装置，其中，包括：控制器、平面转动电机、平面转动机构、倾斜摆动电机和倾斜摆动机构；控制器用于接收上位机发送的控制指令，并根据控制指令生成平面转动驱动信号和倾斜摆动驱动信号；平面转动电机用于在平面驱动信号的驱动下转动；平面转动机构能够在所述平面转动电机的带动下进行转动并带动超声测风传感器绕自身轴线转动；倾斜摆动电机用于在倾斜摆动驱动信号的驱动下转动；倾斜摆动机构用于在倾斜摆动电机的带动下倾斜摆动并带动超声测风传感器在与气流方向平行的平面内倾斜摆动。本发明还公开了一种超声测风传感器的测试控制系统。本发明提供的超声测风传感器的测试控制装置提高了测试效率。

Description

一种超声测风传感器的测试控制装置及测试控制系统
技术领域
本发明涉及自动化测试设备技术领域，尤其涉及一种超声测风传感器的测试控制装置及一种超声测风传感器的测试控制系统。
背景技术
目前超声波测风传感器在风电、气象、水文等行业已经广泛应用，对于超声测风传感器的研发，生产过程中的测试和检定需求也不断增长。通常超声测风传感器的室内测试、标定都需要在风洞中完成，对风向和风速同时进行测试标定。根据国际标准的要求，超声风传感器在风洞检定的时候不仅仅需要测量单独的风向风速，还需要对不同风向情况下的风速进行测试，这就需要在测试中不断通过旋转传感器，来改变风向。目前国内用于测风传感器检定的风洞基本是采用人工手动转动的方式来转动传感器改变风向，这种方式不仅效率低而且转动角度的准确性差。
另外，超声测风传感器由于安装导致的传感器倾斜也会引起测量误差，目前用于测风传感器检定的风洞没有针对倾斜测试所用的工装，这就无法评估传感器由于安装倾斜引起的测量误差。
因此，如何能够提高测风传感器的工作效率以及测量准确度成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种超声测风传感器的测试控制装置及超声测风传感器的测试控制系统，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种超声测风传感器的测试控制装置，其中，所述超声测风传感器的测试控制装置包括：控制器、平面转动电机、平面转动机构、倾斜摆动电机和倾斜摆动机构；
所述控制器用于接收上位机发送的控制指令，并根据所述控制指令生成平面转动驱动信号和倾斜摆动驱动信号；
所述平面转动电机与所述控制器连接，用于在所述平面驱动信号的驱动下转动；
所述平面转动机构的输入轴与所述平面转动电机连接，所述平面转动机构的输出轴用于与超声测风传感器连接，所述平面转动机构能够在所述平面转动电机的带动下进行转动并带动所述超声测风传感器绕自身轴线转动；
所述倾斜摆动电机与所述控制器连接，用于在所述倾斜摆动驱动信号的驱动下转动；
所述倾斜摆动机构的输入轴与所述倾斜摆动电机连接，所述倾斜摆动机构的输出轴与所述平面转动机构连接，所述倾斜摆动机构用于在所述倾斜摆动电机的带动下倾斜摆动并带动所述超声测风传感器在与气流方向平行的平面内倾斜摆动。
优选地，所述超声测风传感器的测试控制装置还包括摆动臂支架，所述摆动臂支架一端与所述倾斜摆动机构的输出轴连接，所述摆动臂支架的另一端与所述平面转动机构连接。
优选地，所述超声测风传感器的测试控制装置还包括固定支架，所述固定支架的一端与所述倾斜摆动机构连接，所述固定支架的另一端用于与风洞连接，以将所述倾斜摆动机构进行固定。
优选地，所述平面转动机构和所述倾斜摆动机构均包括蜗轮蜗杆减速机构。
优选地，所述控制器包括单片机。
作为本发明的第二个方面，提供一种超声测风传感器的测试控制系统，其中，所述超声测风传感器的测试控制系统包括上位机和前文所述的超声测风传感器的测试控制装置，所述上位机与所述控制器通过第一通信接口连接，所述上位机用于向所述控制器发送控制指令。
优选地，所述上位机与所述超声测风传感器通过第二通信接口连接，所述上位机用于采集以及记录所述超声测风传感器实测的风速和风向信息。
优选地，所述第一通信接口和所述第二通信接口均包括RS232接口或RS485接口。
本发明提供的超声测风传感器的测试控制装置及测试控制系统通过上位机向控制器发出指令控制平面转动电机和倾斜电机的转动，并通过采集被测超声测风传感器的风速风向数据进行存储，同时风洞系统内设定的风速值采集到上位机作为标准测量数据，上位机通过对超声测风传感器的风速风向数据、风洞风速数据、测试装置位置信息三方数据的采集、自动分析，提高了超声测风传感器的测试效率，且同时提高了超声测风传感器的测试的准确度。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的超声测风传感器的测试控制装置的结构示意图。
图2为本发明提供的超声测风传感器的测试控制装置的安装结构示意图。
图3为本发明提供的超声测风传感器的测试控制系统的结构示意图。
图4为本发明提供的超声测风传感器的测试控制系统的工作过程的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种超声测风传感器的测试控制装置，如图1所示，其中，所述超声测风传感器的测试控制装置10包括：控制器100、平面转动电机110、平面转动机构120、倾斜摆动电机130和倾斜摆动机构140；
所述控制器100用于接收上位机发送的控制指令，并根据所述控制指令生成平面转动驱动信号和倾斜摆动驱动信号；
所述平面转动电机110与所述控制器100连接，用于在所述平面驱动信号的驱动下转动；
所述平面转动机构120的输入轴与所述平面转动电机110连接，所述平面转动机构120的输出轴用于与超声测风传感器连接，所述平面转动机构120能够在所述平面转动电机110的带动下进行转动并带动所述超声测风传感器绕自身轴线转动；
所述倾斜摆动电机130与所述控制器100连接，用于在所述倾斜摆动驱动信号的驱动下转动；
所述倾斜摆动机构140的输入轴与所述倾斜摆动电机130连接，所述倾斜摆动机构140的输出轴与所述平面转动机构120连接，所述倾斜摆动机构140用于在所述倾斜摆动电机130的带动下倾斜摆动并带动所述超声测风传感器在与气流方向平行的平面内倾斜摆动。
本发明提供的超声测风传感器的测试控制装置，通过控制器控制平面转动机构以及倾斜摆动机构，而平面转动机构和倾斜摆动机构均与超声测风传感器连接，从而带动超声测风传感器绕自身转动以及倾斜摆动，解决了现有技术中人工控制超声测风传感器的问题，从而提高了超声测风传感器的工作效率。
为了实现所述平面转动机构120的固定，如图2所示，所述超声测风传感器的测试控制装置10还包括摆动臂支架150，所述摆动臂支架150一端与所述倾斜摆动机构140的输出轴连接，所述摆动臂支架150的另一端与所述平面转动机构120连接。
可以理解的是，通过所述摆动壁支架150将平面转动机构120与倾斜摆动机构140连接，能够使得倾斜摆动机构140带动超声测风传感器产生的倾斜摆动叠加在由所述平面转动机构120带动的超声测风传感器产生的自身转动上。
为了实现所述倾斜摆动机构140的固定，所述超声测风传感器的测试控制装置10还包括固定支架160，所述固定支架160的一端与所述倾斜摆动机构140连接，所述固定支架160的另一端用于与风洞连接，以将所述倾斜摆动机构140进行固定。
为了解决由于超声测风传感器的安装导致的测量不准确的问题，所述平面转动机构120和所述倾斜摆动机构140均包括蜗轮蜗杆减速机构。
需要说明的是，所述蜗轮蜗杆减速机构具有自锁特性，所以当所述平面转动机构120和所述倾斜摆动机构140均包括该涡轮蜗杆减速机构时，无论在什么情况下，与所述平面转动机构120的输出轴连接的所述超声测风传感器均能够自锁，不会因为安装、或风洞风的作用力而改变位置状态，解决了由于超声测风传感器的位置变动带来的测量不准确的问题，从而提高了超声测风传感器的测量准确度。
优选地，所述控制器100包括单片机。
进一步优选地，所述控制器100为专用的ARM7构成的单片机系统。所述控制器100能够根据所述上位机发送的控制指令控制所述平面转动电机110和所述倾斜摆动电机130的转动，以满足超声测风传感器的风向和风速测试要求。
具体地，作为所述倾斜摆动机构140和所述平面转动机构120的具体实施方式，所述倾斜摆动机构140具体可以为倾斜摆动减速箱，所述平面转动机构120具体可以为平面转动减速箱。
下面结合图2所示，对本发明提供的超声测风传感器的测试控制装置10的工作原理进行说明。
如图2所示，所述超声测风传感器的测试控制装置10安装在风洞20的底部，此处需要说明的是，所述超声测风传感器的测试控制装置10也可以安装在所述风洞20的内部，根据风洞20的工作端面尺寸大小而定。所述平面转动机构120和所述倾斜摆动机构140分别以所述平面转动减速箱和所述倾斜摆动减速箱为例。
所述倾斜摆动减速箱的壳体固定在所述风洞20的底部外壁或与地面固定的台面上，所述倾斜摆动减速箱的输入轴上安装所述倾斜摆动电机130。所述平面转动减速箱的壳体通过所述摆动臂支架150固定在所述倾斜摆动减速箱的输出轴上。所述平面转动减速箱的输入轴上安装所述平面转动电机110，所述平面转动减速箱的输出轴上安装超声测风传感器30。通过所述平面转动电机110的转动，带动所述超声测风传感器30的转动。所述倾斜摆动电机130的转动可以带动所述超声测风传感器30在一定角度内倾斜。由于所述平面转动减速箱叠加在所述倾斜摆动减速箱上，当所述平面转动电机110和所述倾斜摆动电机130按照所述控制器100的指令工作后，可以实现所述超声测风传感器30绕自身轴线的转动以及在与风洞气流方向平行的平面内的倾斜摆动。
需要说明的是，例如图2中所示的所述倾斜摆动机构140的摆动角度为±10°，所述超声测风传感器30绕自身轴线进行360°的旋转。
另外，由于所述平面转动减速箱和所述倾斜摆动减速箱的传动机构均选用蜗轮蜗杆减速机构，可以选择较小转矩的电机输出较大的力矩，同时由于蜗轮蜗杆减速机构的自锁特性 ，无论在什么情况下，位于所述平面转动减速箱的输出轴上的所述超声测风传感器30均能自锁，不会因为安装、或风洞中风的作用力而改变所述超声测风传感器30的位置状态。
因此，本发明提供的超声测风传感器的测试控制装置，能够方便的安装在风洞底部，在上位机的控制指令下能够提供超声测风传感器绕传感器中心轴线转动和以传感器中心轴线左右摆动的一体化平台，为超声测风传感器的检测、标定提供一个高效的测试平台。另外，本发明提供的超声测风传感器的测试控制装置可以使得超声测风传感器在与风洞气流方向平行的平面内小角度摆动以及绕自身360°范围内旋转，由于平面转动机构和倾斜摆动机构的转动机构采用蜗轮蜗杆形式，转动力矩大，任何状态下能够自锁，转动角度精确可控，可以满足超声风传感器的测试需求，同时提高了超声测风传感器的测试效率。
作为本发明的第二个方面，提供一种超声测风传感器的测试控制系统，如图3所示，其中，所述超声测风传感器的测试控制系统1包括上位机40和前文所述的超声测风传感器的测试控制装置10，所述上位机40与所述控制器100通过第一通信接口连接，所述上位机40用于向所述控制器100发送控制指令。
本发明提供的超声测风传感器的测试控制系统，由于包括前文所述的超声测风传感器的测试控制装置，通过上位机向控制器发送控制指令以控制平面转动机构和倾斜摆动机构的转动，从而带动超声测风传感器绕轴线转动以及在与风洞气流方向垂直的平面内倾斜摆动，提高了超声测风传感器的测试效率。
作为具体地实施方式，为了实现所述上位机与所述超声测风传感器的数据传输，所述上位机40与所述超声测风传感器30通过第二通信接口连接，所述上位机40用于采集以及记录所述超声测风传感器30实测的风速和风向信息。
所述第一通信接口和所述第二通信接口均包括RS232接口或RS485接口。
另外，所述上位机40还通过第三通信接口与风洞的控制系统通信连接，以便采集风洞产生的风速值。所述第三通信接口包括RS232接口或RS485接口。
具体地，如图4所示，第一方面，所述上位机40与所述控制器100通信连接，通过RS232通信接口或者RS484通信接口向控制器发出控制指令以控制平面转动电机和倾斜摆动电机的转动；第二方面，所述上位机40与所述超声测风传感器通信连接，通过RS232通信接口或者RS484通信接口接采集所述超声测风传感器测量到的风速风向数据并进行存储；第三方面，所述上位机40与所述风洞20的控制模块通信连接，通过RS232通信接口或者RS484通信接口采集所述风洞20设定的风速值，所述风洞20的风速值作为标准风速，所述平面转动机构的角度作为标准风向，与所述超声测风传感器实测的风向和风速值进行比较，能够得到所述超声测风传感器的测量误差。
因此，本发明提供的超声测风传感器的测试控制系统，通过上位机向控制器发出指令控制平面转动电机和倾斜电机的转动，并通过采集被测超声测风传感器的风速风向数据进行存储，同时风洞内运行的数据也被采集到上位机作为标准测量数据，上位机通过完成超声测风传感器的风速风向数据、风洞风速数据、测试装置位置信息三方数据的采集、自动分析，提高了超声测风传感器的测试效率，且同时提高了超声测风传感器的测试的准确度。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超声测风传感器的测试控制装置，其特征在于，所述超声测风传感器的测试控制装置包括：控制器、平面转动电机、平面转动机构、倾斜摆动电机和倾斜摆动机构；
所述控制器用于接收上位机发送的控制指令，并根据所述控制指令生成平面转动驱动信号和倾斜摆动驱动信号；
所述平面转动电机与所述控制器连接，用于在所述平面驱动信号的驱动下转动；
所述平面转动机构的输入轴与所述平面转动电机连接，所述平面转动机构的输出轴用于与超声测风传感器连接，所述平面转动机构能够在所述平面转动电机的带动下进行转动并带动所述超声测风传感器绕自身轴线转动；
所述倾斜摆动电机与所述控制器连接，用于在所述倾斜摆动驱动信号的驱动下转动；
所述倾斜摆动机构的输入轴与所述倾斜摆动电机连接，所述倾斜摆动机构的输出轴与所述平面转动机构连接，所述倾斜摆动机构用于在所述倾斜摆动电机的带动下倾斜摆动并带动所述超声测风传感器在与气流方向平行的平面内倾斜摆动。
2.根据权利要求1所述的超声测风传感器的测试控制装置，其特征在于，所述超声测风传感器的测试控制装置还包括摆动臂支架，所述摆动臂支架一端与所述倾斜摆动机构的输出轴连接，所述摆动臂支架的另一端与所述平面转动机构连接。
3.根据权利要求1所述的超声测风传感器的测试控制装置，其特征在于，所述超声测风传感器的测试控制装置还包括固定支架，所述固定支架的一端与所述倾斜摆动机构连接，所述固定支架的另一端用于与风洞连接，以将所述倾斜机构进行固定。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的超声测风传感器的测试控制装置，其特征在于，所述平面转动机构和所述倾斜摆动机构均包括蜗轮蜗杆减速机构。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的超声测风传感器的测试控制装置，其特征在于，所述控制器包括单片机。
6.一种超声测风传感器的测试控制系统，其特征在于，所述超声测风传感器的测试控制系统包括上位机和权利要求1至5中任意一项所述的超声测风传感器的测试控制装置，所述上位机与所述控制器通过第一通信接口连接，所述上位机用于向所述控制器发送控制指令。
7.根据权利要求6所述的超声测风传感器的测试控制系统，其特征在于，所述上位机与所述超声测风传感器通过第二通信接口连接，所述上位机用于采集以及记录所述超声测风传感器实测的风速和风向信息。
8.根据权利要求7所述的超声测风传感器的测试控制系统，其特征在于，所述第一通信接口和所述第二通信接口均包括RS232接口或RS485接口。
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