CN107764503A - 一种基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试装置和方法 - Google Patents
一种基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试装置和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试装置，能够实现对主导风向的自动跟随功能，并可减小测试仪器惯性摆动对风压测试数据准确性的影响，可增加主导风向上的机身姿态的稳定性，从而提高所测风压数据的准确性。所述装置包括：尾桨式流线体风压传感器、轴承支座以及支撑杆，其中，尾桨式流线体风压传感器的机身为流线型设计，和轴承支座同时作用以实现风压测试装置对主导风向的自动跟随功能。
Description
技术领域
本发明涉及输电线路风环境测试领域，并且更具体地，涉及一种基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试装置和方法。
背景技术
随着西南水电开发的持续进行，在西藏、四川等高海拔地区建设的输电线路不断增多。上述地区受海拔升高的影响，空气密度大大减小，如果仍然按照平原空气密度计算风压将导致输电线路设计风荷载被过分高估，进而线路建设成本增加。而采用风速、气压、温度、湿度同步观测的方法，辅以相应的空气密度计算公式，能够实现对空气密度的修正。但需要同步观测的物理量太多，购置仪器及开展实测的成本过大。相比之下，直接对风压进行观测具有投入设备少、安装维护工作量小、设备运行更为可靠的优点。
但是，传统的风压传感器在固定安装以后，只能对某一方向上的风压进行测量，风偏角过大以后的测量数据准确度下降。在此背景之下，需要开发一款能够自动跟随主导风向，并对风压进行测量的风压传感器。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试装置和方法。
根据本发明的一个方面，提出一种基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试装置，包括：
所述尾桨式流线体风压传感器用于测量风压数据，且所述尾桨式流线体风压传感器的机身为流线型设计，和轴承支座同时作用以实现风压测试装置对主导风向的自动跟随功能；
所述轴承支座，用于支撑尾桨式流线体风压传感器并且与支撑杆连接；以及
所述支撑杆用于固定风压测试装置。
优选地，所述尾桨式流线体风压传感器包括：皮托管、风压传感器、传感器机身以及尾桨。
优选地，所述皮托管和风压传感器用于测量风压数据，且所述皮托管和风压传感器均位于传感器机身的头部，且皮托管将风压传感器的外侧进行部分覆盖。
优选地，所述传感器机身为流线体形状，其流线体形状符合其中x为母线横坐标，y为母线纵坐标，a、b、c、d、e、f为非零常数；且a∈(1，1.3)，b∈(0.25，0.35)，c∈(-0.9，-0.7)，d∈(0.3，0.5)，e∈(1.95，2.05)，f∈(-1.05，-0.95)。
优选地，所述尾桨用于减小风压传感器的惯性摆动幅度。
优选地，所述尾桨位于传感器机身的尾部。
优选地，所述尾桨包括两个桨片，且两个桨片对称焊接在传感器机身尾部。
优选地，所述尾桨的桨片垂直于地面。
优选地，所述轴承支座位于传感器机身的下端。
优选地，所述轴承支座为低阻力旋转轴承支座。
优选地，所述轴承支座与传感器机身通过焊接进行连接。
优选地，所述风压传感器的重心位于轴承支座的中心线上。
优选地，所述支撑杆与轴承支座连接方式为铰接。
优选地，所述轴承支座能够带动传感器机身绕支撑杆水平转动。
优选地，所述支撑杆与风洞中固定不动的支撑架固定连接。
根据本发明的另一方面，提出一种基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试方法，包括：
步骤1，将基于尾桨式流线体风压传感器固定在风洞中的恒定风速的均匀流场中；
步骤2，使传感器自动跟随主导风向的方向进行调整；
步骤3，设置风压传感器的采样参数；
步骤4，利用尾桨式流线体风压传感器进行风压数据测试；以及
步骤5，计算被测样本的平均风压值和脉动风压值。
优选地，所述风压传感器通过支撑杆与风洞中固定不动的支撑架固定连接。
优选地，所述风压传感器通过流线体形状的传感器机身和低阻力旋转轴承支座共同作用使得传感器跟随主导风向的方向。
优选地，所述采样参数包括：采样频率、采样时间以及采样间隔参数。
优选地，所述风压传感器通过传感器机身头部的皮托管和风压传感器进行风压数据的测量，且测量的数据包括风压时程数据Pi和采集时间段内的样本总数N。
优选地，在步骤5中，利用公式计算所采集的风压时程数据，从而得到被测样本的平均风压值Pmean；利用公式计算所采集的风压时程数据，从而得到被测样本的脉动风压值prms。
本发明利用流线体的传感器机身以及低阻力旋转轴承支座，实现了测试装置在均匀流场内对主导风向的自动跟随功能，同时增加了尾桨，减小测试装置的惯性摆动幅度，增加了测试装置在主导风向上的机身姿态稳定性，进一步增强了测试数据的准确性。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明优选实施例的基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试装置100的装置结构图；
图2为根据本发明优选实施例的基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试方法200的方法流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明优选实施例的基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试装置100的装置结构图。如图1所示，基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试装置100由皮托管101、传感器机身102、尾桨103、轴承支座104、支撑杆105以及风压传感器106构成。其中，皮托管101、传感器机身102、尾桨103和风压传感器106构成了基于尾桨式流线体风压传感器。
优选地，皮托管101和风压传感器106位于传感器机身102的头部，且皮托管101将风压传感器106的外侧进行部分覆盖。
优选地，所述传感器机身102为流线体设计，且该流线体形状方程为其中，x为母线横坐标，y为母线纵坐标，a、b、c、d、e、f为常系数。且a∈(1，1.3)，b∈(0.25，0.35)，c∈(-0.9，-0.7)，d∈(0.3，0.5)，e∈(1.95，2.05)，f∈(-1.05，-0.95)。在使用风压测试装置100进行风压测量时，因传感器机身102的流线体形状，在低阻力旋转轴承支座102的带动下，可以实现装置100自动跟随主导风向的方向，提高测试的准确性。
优选地，所述尾桨103有两个桨片，对称焊接在传感器机身102的尾部，且所述尾桨103的桨片垂直于地面，使得装置在跟随主导风向的方向进行调整时，减小风压测试装置惯性摆动的幅度，进而减小装置的摆动对风压测试数据的准确性的影响，增强主导风向上机身的姿态稳定性。
优选地，所述轴承支座104位于传感器机身102的下端，与传感器机身102通过焊接进行连接，同时与支撑杆105铰接连接，且所述轴承支座104为低阻力旋转轴承支座，风压测试装置100的重心位于轴承支座104的中心线上，在进行风压测试时轴承支座104可带动传感器机身102绕支撑杆105水平转动，使风压测试装置100跟随主导风向的方向进行调整。
优选地，支撑杆105的一端与轴承支座104铰接连接，另一端与风洞中固定不动的支撑架连接，以固定风压测试装置100。
图2为根据本发明优选实施例的基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试方法200的方法流程图。如图2所示，基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试方法200从步骤201开始。在步骤201中，将基于尾桨式流线体风压传感器通过支撑杆固定在风洞中恒定风速的均匀流场中固定不动的支撑架上，保证风压传感器在测试过程中可以固定在风洞中。
优选地，在步骤202中，基于尾桨式流线体风压传感器通过其流线体的传感器机身以及机身下方焊接连接的低阻力旋转轴承支座共同作用下，在均匀流场内根据主导风向的方向进行水平方向上的自动跟随，保证风压传感器测试时的方向与主导风向的方向总是相同。与此同时，传感器机身尾部焊接有尾桨，所述尾桨使得测试装置在进行自动跟随时减小装置的惯性摆动对测试数据准确性的影响，增加主导风向上机身姿态的稳定性。应当了解的是，所述尾桨包括两个桨片，且所述两个桨片对称焊接在传感器机身尾部，垂直于地面。
优选地，在进行风压数据测试之前，首先进行步骤203设置风压传感器的采样参数。所述采样参数包括采样频率、采样时间以及采样间隔参数。例如，设置采样频率为1Hz、采样时间为600s以及采样间隔为1s。
设置好采样参数后，进行步骤204，利用传感器机身头部安装的皮托管和风压传感器测量被测样本的风压数据。优选地，所述风压数据包括风压时程数据Pi和采集时间段内的样本总数N。
优选地，在步骤205中，利用风压传感器采集到的风压时程数据和样本总数，计算被测样本的平均风压值和脉动风压值。优选地，利用公式计算所采集的风压时程数据，从而得到被测样本的平均风压值Pmean；利用公式计算所采集的风压时程数据，从而得到被测样本的脉动风压值prms。其中Pi为风压时程数据，N为采集时间段内的样本总数，Pmean为被测样本的平均风压值，prms为被测样本的脉动风压值。
本发明利用流线体的传感器机身以及低阻力旋转轴承支座，实现了测试装置在均匀流场内对主导风向的自动跟随功能，同时增加了尾桨，减小测试装置的惯性摆动幅度，增加了测试装置在主导风向上的机身姿态稳定性，进一步增强了测试数据的准确性。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
Claims (21)
1.一种基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试装置，包括：尾桨式流线体风压传感器、轴承支座以及支撑杆，其特征在于：
所述尾桨式流线体风压传感器用于测量风压数据，且所述尾桨式流线体风压传感器的机身为流线型设计，和轴承支座同时作用以实现风压测试装置对主导风向的自动跟随功能；
所述轴承支座，用于支撑尾桨式流线体风压传感器并且与支撑杆连接；以及
所述支撑杆用于固定风压测试装置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述尾桨式流线体风压传感器包括：皮托管、风压传感器、传感器机身以及尾桨。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述皮托管和风压传感器用于测量风压数据，且所述皮托管和风压传感器均位于传感器机身的头部，且皮托管将风压传感器的外侧进行部分覆盖。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述传感器机身为流线体形状，其流线体形状符合其中x为母线横坐标，y为母线纵坐标，a、b、c、d、e、f为非零常数；且a∈(1，1.3)，b∈(0.25，0.35)，c∈(-0.9，-0.7)，d∈(0.3，0.5)，e∈(1.95，2.05)，f∈(-1.05，-0.95)。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述尾桨用于减小风压传感器的惯性摆动幅度。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述尾桨位于传感器机身的尾部。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述尾桨包括两个桨片，且两个桨片对称焊接在传感器机身尾部。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述尾桨的桨片垂直于地面。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述轴承支座位于传感器机身的下端。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述轴承支座为低阻力旋转轴承支座。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述轴承支座与传感器机身通过焊接进行连接。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述风压传感器的重心位于轴承支座的中心线上。
13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述支撑杆与轴承支座连接方式为铰接。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述轴承支座能够带动传感器机身绕支撑杆水平转动。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述支撑杆与风洞中固定不动的支撑架固定连接。
16.一种基于尾桨式流线体风压传感器的风压测试方法，包括：
步骤1，将基于尾桨式流线体风压传感器固定在风洞中的恒定风速的均匀流场中；
步骤2，使传感器自动跟随主导风向的方向进行调整；
步骤3，设置风压传感器的采样参数；
步骤4，利用尾桨式流线体风压传感器进行风压数据测试；以及
步骤5，计算被测样本的平均风压值和脉动风压值。
17.根据权利要求16所述的方法，在步骤1中，所述风压传感器通过支撑杆与风洞中固定不动的支撑架固定连接。
18.根据权利要求16所述的方法，在步骤2中，所述风压传感器通过流线体形状的传感器机身和低阻力旋转轴承支座共同作用使得传感器跟随主导风向的方向。
19.根据权利要求16所述的方法。在步骤3中，所述采样参数包括：采样频率、采样时间以及采样间隔参数。
20.根据权利要求16所述的方法，在步骤4中，所述风压传感器通过传感器机身头部的皮托管和风压传感器进行风压数据的测量，且测量的数据包括风压时程数据Pi和采集时间段内的样本总数N。
21.根据权利要求16所述的方法，在步骤5中，利用公式计算所采集的风压时程数据，从而得到被测样本的平均风压值Pmean；利用公式计算所采集的风压时程数据，从而得到被测样本的脉动风压值prms。
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