CN107991507A - 一种机械式风速测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械式风速测量仪，包括浮力球、空心导管、高强丝线、拉力传感器、底座、数据线和计算机，所述高强丝线的一端与所述浮力球固定连接，所述高强丝线的另一端穿过所述空心导管后与所述拉力传感器的检测端固定连接，所述拉力传感器固定于所述底座上，所述空心导管的下端与所述拉力传感器之间固定连接，所述拉力传感器的信号输出端通过所述数据线与所述计算机之间数据传输连接。与现有技术相比，本发明设计通过测量风对扰流物体的作用力，计算风速大小，具有制作简单，维护方便、探头部分体型小、对测点的风干扰小、材料依赖性低，造价低的优点，有利于普及和推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种风速测量设备，尤其涉及一种机械式风速测量仪。
背景技术
风速大小是人们生活和很多工业生产需要的关心的重要问题。目前的风速测量仪器有基于皮托管原理的风速仪和基于热线温度变化原理的风速仪。基于皮托管原理的风速仪在制作上复杂，微小型化困难且造价昂贵；而热线风速仪同样存在小型化的困难且维护困难；因此，需要一种新的装置诞生。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种机械式风速测量仪。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明一种机械式风速测量仪，包括浮力球、空心导管、高强丝线、拉力传感器、底座、数据线和计算机，所述高强丝线的一端与所述浮力球固定连接，所述高强丝线的另一端穿过所述空心导管后与所述拉力传感器的检测端固定连接，所述拉力传感器固定于所述底座上，所述空心导管的下端与所述拉力传感器之间固定连接，所述拉力传感器的信号输出端通过所述数据线与所述计算机之间数据传输连接。
具体地，所述浮力球为轻质型浮力球。
本发明风速测量仪的风速测量方法：风力大小由如下公式计算：
式中ρa为空气密度；V为空气速度，CF为可由实验确定的风阻力系数，A为风速方向投影面积，A由如下公式计算：
式中d为小球外直径；
风速测量仪放置在被测的空气流场中，当空气流动时，浮力球漂浮在空气中，受到风力、重力和高强丝线拉力的共同作用平衡，高强丝线与拉力传感器相连，通过拉力传感器测得高强丝线的拉力，最后传输到计算机，由公式(1)换算风速。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种机械式风速测量仪，与现有技术相比，本发明设计通过测量风对扰流物体的作用力，计算风速大小，具有制作简单，维护方便、探头部分体型小、对测点的风干扰小、材料依赖性低，造价低的优点，有利于普及和推广。
附图说明
图1是本发明的装置结构示意图；
图2是本发明的阻力原理示意图。
图中：1-浮力球、2-空心导管、3-高强丝线、4-拉力传感器、5-底座、6-数据线、7-计算机。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示：本发明一种基于空气浮力和阻力的风速测量仪，包括浮力球、空心导管、高强丝线、拉力传感器、底座、数据线和计算机，所述高强丝线的一端与所述浮力球固定连接，所述高强丝线的另一端穿过所述空心导管后与所述拉力传感器的检测端固定连接，所述拉力传感器固定于所述底座上，所述空心导管的下端与所述拉力传感器之间固定连接，所述拉力传感器的信号输出端通过所述数据线与所述计算机之间数据传输连接。
具体地，所述浮力球为轻质型浮力球。
本发明风速测量仪的风速测量方法：
原理及要求：
风速测量仪放置在被测的空气流场中，当空气流动时，小球漂浮在空气中，受到风力、重力和丝线拉力的共同作用平衡，受力分析如图2所示
图2中G表示小球重力；Fv表示风力；T表示丝弦拉力；
因为小球的质量可以做到很轻，重力相对于风力较小，则风力与丝线拉力二力平衡；根据二力平衡原理，丝线拉力与风力大小相等，方向相反，作用在同一直线上；
风力大小由如下公式计算：
式中ρa为空气密度；V为空气速度，CF为可由实验确定的风阻力系数，A为风速方向投影面积，A由如下公式计算：
式中d为小球外直径；
风速测量仪放置在被测的空气流场中，当空气流动时，浮力球漂浮在空气中，受到风力、重力和高强丝线拉力的共同作用平衡，高强丝线与拉力传感器相连，通过拉力传感器测得高强丝线的拉力，最后传输到计算机，由公式(1)换算风速。值得说明的是，也可以通过实验标定的方式获得风速与拉力对应的数据表，在应用中直接得到风速数据。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种机械式风速测量仪，其特征在于：包括浮力球、空心导管、高强丝线、拉力传感器、底座、数据线和计算机，所述高强丝线的一端与所述浮力球固定连接，所述高强丝线的另一端穿过所述空心导管后与所述拉力传感器的检测端固定连接，所述拉力传感器固定于所述底座上，所述空心导管的下端与所述拉力传感器之间固定连接，所述拉力传感器的信号输出端通过所述数据线与所述计算机之间数据传输连接。
2.根据权利要求1所述的一种机械式风速测量仪，其特征在于：所述浮力球为轻质型浮力球。
3.一种基于权利要求1的一种机械式风速测量仪的风速测量方法，其特征在于，风力大小由如下公式计算：
<mrow>
<msub>
<mi>F</mi>
<mi>v</mi>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
<msub>
<mi>&rho;</mi>
<mi>a</mi>
</msub>
<msup>
<mi>V</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<msub>
<mi>C</mi>
<mi>F</mi>
</msub>
<mi>A</mi>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中ρa为空气密度；V为空气速度，CF为可由实验确定的风阻力系数，A为风速方向投影面积，A由如下公式计算：
<mrow>
<mi>A</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mn>4</mn>
</mfrac>
<msup>
<mi>&pi;d</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>2</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
式中d为小球外直径；
风速测量仪放置在被测的空气流场中，当空气流动时，浮力球漂浮在空气中，受到风力、重力和高强丝线拉力的共同作用平衡，高强丝线与拉力传感器相连，通过拉力传感器测得高强丝线的拉力，最后传输到计算机，由公式(1)换算风速。
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| CN201711266862.9A CN107991507A (zh) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 一种机械式风速测量仪 |
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| CN201711266862.9A CN107991507A (zh) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 一种机械式风速测量仪 |
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| CN107991507A true CN107991507A (zh) | 2018-05-04 |
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| CN201711266862.9A Pending CN107991507A (zh) | 2017-12-05 | 2017-12-05 | 一种机械式风速测量仪 |
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|---|---|
| CN (1) | CN107991507A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114515245A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-05-20 | 广东固特超声股份有限公司 | 一种具有提神醒脑功能的鼻腔湿润消炎灭菌装置 |
Citations (3)
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| US20150260879A1 (en) * | 2014-03-12 | 2015-09-17 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Tethersonde system and observation method thereby |
| CN105866861A (zh) * | 2016-05-19 | 2016-08-17 | 广东水利电力职业技术学院 | 一种柔性测风塔 |
| CN107064545A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-08-18 | 河南科技大学 | 一种200米以下浅层风的探测方法 |
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2017
- 2017-12-05 CN CN201711266862.9A patent/CN107991507A/zh active Pending
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