CN110244084A - 风传感器测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风传感器测试装置，包括：支架；水平转动台，安装在支架上部，水平转动台具有能够绕一竖直轴线转动的转动座；角度位移台，安装在转动座上，角度位移台具有能够绕一水平轴线转动的固定座；支撑杆，下端与固定座固定，上端用于安装风传感器。本申请支撑杆的上端用于安装风传感器，支撑杆通过水平转动台能够在水平位置调节角度，通过角度位移台能够在竖直位置调节角度，因此本申请的风传感器测试装置能够多角度的调节风传感器的位置。使用时，风传感器测试装置安装在风洞中，能够可以实现在各种角度、各种方位的非水平风条件下测试风传感器。

Description

风传感器测试装置

技术领域

本发明涉及风传感器的测试领域，具体涉及风传感器测试装置。

背景技术

风是气象观测中最主要的观测要素之一。风对工农业生产、交通运输和人民生活都会产生重大的影响。大风是我国主要灾害性天气之一，大风还增强蒸发作用，使作物水分失调而受旱。冬季大风常因风雪交加、能见度差致使牧区人畜迷途而被冻死，同时吹雪会阻塞道路，使救援工作难以进行，加重灾情；春季大风毁坏性很大，拔树、折苗、毁田、毁屋；夏季台风主要危害城市和人员安全，使高杆作物和成熟的庄稼、果树，引起倒伏、落粒和落果。同时，大风又是一种廉价、无污染、用之不竭的宝贵能源，开发这一资源有着广阔的前景。

气象部门、机场等自动站使用的风传感器通常是三杯风速传感器和翼式风向标。目前风传感器的测试检验和计量检定，均是在风洞中水平风条件下进行的。然而自然环境风并非只有水平方向，因此，为了更好的对风传感器进行测试，需要设置一种能够改变风传感器位置的固定结构，以便更好的进行测试。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种风传感器测试装置。

本发明采取的技术方案如下：

一种风传感器测试装置，包括：

支架；

水平转动台，安装在所述支架上部，水平转动台具有能够绕一竖直轴线转动的转动座；

角度位移台，安装在所述转动座上，角度位移台具有能够绕一水平轴线转动的固定座；

支撑杆，下端与所述固定座固定，上端用于安装风传感器。

支撑杆的上端用于安装风传感器，支撑杆通过水平转动台能够在水平位置调节角度，通过角度位移台能够在竖直位置调节角度，因此本申请的风传感器测试装置能够多角度的调节风传感器的位置。使用时，风传感器测试装置安装在风洞中，能够可以实现在各种角度、各种方位的非水平风条件下测试风传感器。

实际运用时，水平转动台可以采用现有的能够进行360°转动的水平转动台，水平转动台一般包括第一台座、转动安装在第一台座上的转动座以及第一伺服电机，转动座上安装有第一齿轮，第一伺服电机的输出轴(如果安装有减速机那就是减速机的输出轴)安装有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮啮合。

实际运用时，角度位移台可以采用现有技术的角度位移台，角度位移台一般包括第二台座、转动安装在第二台座上的固定座以及第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴与固定座之间通过传动结构联动(齿轮组或涡轮蜗杆等结构)。

于本发明其中一实施例中，所述支撑杆为可伸缩支撑杆。

可伸缩支撑杆能够方便的调节风传感器的位置，在测试时能够使风传感器位于风洞工作截面的中心位置，使装置能够适配各种尺寸规格的风传感器。实际运用时，可伸缩支撑杆可以采用雨伞或自拍杆的伸缩结构。

于本发明其中一实施例中，所述支架底部安装有调节脚垫。调节脚垫能够调节风传感器测试装置的高度，适用于不同的风洞。

于本发明其中一实施例中，还包括锁止机构，所述风传感器包括本体以及转动设置在本体上部的旋转件，所述锁止机构包括：

第一安装座，用于固定在所述本体上；

锁止杆，滑动设置在所述安装座上，锁止杆具有锁紧工作位和解锁工作位，在锁紧工作位时，所述锁止杆向上移动，用于与旋转件配合，阻止旋转件转动，在解锁工作位时，所述锁止杆向下移动，不再与旋转件配合，旋转件能够正常转动；

复位弹簧，外套在锁止杆上，复位弹簧的一端与第一安装座配合，另一端与锁止杆配合，用于对锁止杆施加弹性力，使锁止杆保持在锁紧工作位；

拉线，拉线的第一端与所述锁止杆连接；

驱动元件，具有能够伸缩或旋转的活动件，所述活动件与所述拉线的第二端连接，驱动元件工作时能够带动拉线活动，使锁止杆克服复位弹簧的弹性力，从锁紧工作位切换至解锁工作位。

锁止机构的工作原理：当驱动元件不工作时，复位弹簧对锁止杆施加作用力，使锁止杆保持向上伸出的状态，从而保持在锁紧工作位，在锁紧工作位时，锁紧杆用于与旋转件配合，阻止旋转件转动；当驱动元件工作时，驱动元件带动拉线活动，使锁止杆克服复位弹簧的弹性力，从锁紧工作位切换至解锁工作位，此时风传感器的旋转件能够无障碍的转动。只需要控制驱动元件工作就能快速方便的实现锁止杆两个工作状态的切换，使用非常方便。实际运用时，通过锁止机构能够实现风传感器在任意风速条件下的静止和释放。

本申请通过设置拉线能够将驱动元件设置的较远(远离风传感器)，这种结构能够防止驱动元件对旋转件附近的风场产生较大影响。

于本发明其中一实施例中，所述第一安装座通过安装结构与本体相对固定住。

于本发明其中一实施例中，所述拉线为钢丝，锁止机构还包括外套在钢丝上的护套。

于本发明其中一实施例中，锁止机构还包括若干固定在支撑杆上的第二安装座，所述第二安装座与护套固定，用于限定护套的位置。

本发明的有益效果是：支撑杆的上端用于安装风传感器，支撑杆通过水平转动台能够在水平位置调节角度，通过角度位移台能够在竖直位置调节角度，因此本申请的风传感器测试装置能够多角度的调节风传感器的位置。使用时，风传感器测试装置安装在风洞中，能够可以实现在各种角度、各种方位的非水平风条件下测试风传感器。

附图说明：

图1是实施例1风传感器测试装置的结构示意图；

图2是实施例1风传感器测试装置的侧视图；

图3是实施例1风传感器测试装置另一角度的侧视图；

图4是风向传感器；

图5是锁止杆的另一种结构示意图；

图6是实施例2风传感器测试装置的结构示意图；

图7是上刻度盘的示意图；

图8是激光发射器发射激光的示意图；

图9是激光信号接收器采集的信号图。

图中各附图标记为：

1、风传感器；2、本体；3、旋转件；4、杆部；5、第一安装座；6、锁止杆；7、复位弹簧；8、拉线；9、驱动元件；10、大径部；11、小径部；12、定位槽；13、护套；14、夹片；15、第一凹陷区；16、第二凹陷区；17、支架；18、水平转动台；19、转动座；20、角度位移台；21、固定座；22、支撑杆；23、调节脚垫；24、第二安装座；25、下刻度盘；26、下指针；27、上刻度盘；28、上指针；29、激光发射器；30、激光信号接收器；31、转动件。

具体实施方式：

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

实施例1

如图1所示，一种风传感器测试装置，包括固定座21与固定座21连接的支撑杆22，支撑杆22用于安装风传感器1，如图1和4所示，实际运用时，风传感器1可以为风速传感器(比如风杯)，也可以为风向传感器(比如风向标)，风传感器1包括本体2以及转动设置在本体2上部的旋转件3。

如图1、2和3所示，风传感器测试装置还包括锁止机构，锁止机构包括：

第一安装座5，用于固定在本体2上；

锁止杆6，滑动设置在安装座上，锁止杆6具有锁紧工作位和解锁工作位，在锁紧工作位时，锁止杆6向上移动，用于与旋转件3配合，阻止旋转件3转动，在解锁工作位时，锁止杆6向下移动，不再与旋转件3配合，旋转件3能够正常转动；

复位弹簧7，外套在锁止杆6上，复位弹簧7的一端与第一安装座5配合，另一端与锁止杆6配合，用于对锁止杆6施加弹性力，使锁止杆6保持在锁紧工作位；

拉线8，拉线8的第一端与锁止杆6连接；

驱动元件9，具有能够伸缩或旋转的活动件(图中省略未画出)，活动件与拉线8的第二端连接，驱动元件9工作时能够带动拉线8活动，使锁止杆6克服复位弹簧7的弹性力，从锁紧工作位切换至解锁工作位。

锁止机构的工作原理：当驱动元件9不工作时，复位弹簧7对锁止杆6施加作用力，使锁止杆6保持向上伸出的状态，从而保持在锁紧工作位，在锁紧工作位时，锁紧杆用于与旋转件3配合，阻止旋转件3转动；当驱动元件9工作时，驱动元件9带动拉线8活动，使锁止杆6克服复位弹簧7的弹性力，从锁紧工作位切换至解锁工作位，此时风传感器1的旋转件3能够无障碍的转动。只需要控制驱动元件9工作就能快速方便的实现锁止杆6两个工作状态的切换，使用非常方便。实际运用时，通过锁止机构能够实现风传感器1在任意风速条件下的静止和释放。

本申请通过设置拉线8能够将驱动元件9设置的较远(远离风传感器1)，这种结构能够防止驱动元件9对旋转件3附近的风场产生较大影响。

如图3所示，于本实施例中，锁止杆6包括位于下侧的大径部10以及位于上侧的小径部11，小径部11用于与旋转件3配合。靠近旋转件3的为小径部11，小径部11面积小，对风场影响小。

旋转件3具有杆部4，于其他实施例中，如图5所示，锁止杆6的上部具有与杆部4配合的定位槽12。通过定位槽12和杆部4的配合，能够较好的对旋转件3进行限位。

如图1所示，实际运用时，驱动元件9为直线电机、气缸、电磁铁或转动电机。

如图1和3所示，于本实施例中，拉线8为钢丝，锁止机构还包括外套在钢丝上的护套13。

实际运用时，第一安装座5具有滑动孔(图中省略未标识)，锁止杆6滑动设置在滑动孔上，锁止杆6具有与安装座配合的防脱部(图中省略未标识)，防脱部用于防止锁止杆6完全脱离滑动孔。

如图1和3所示，于本实施例中，第一安装座5通过安装结构与本体2相对固定住；安装结构包括两个夹片14，每个夹片14均具有第一凹陷区15，两个第一凹陷区15形成与本体2配合的第一夹紧孔(图中省略未标识)，两个夹片14通过紧固件连接。安装结构这样设置方便调解角度和高度，实际运用时，可以在夹片14的角度和高度调解到位后锁紧紧固件。

如图1和3所示，于本实施例中，安装结构的两个夹片14均具有第二凹陷区16，两个第二凹陷区16形成与第一安装座5配合的第二夹紧孔(图中省略未标识)。

于本实施例中，紧固件包括螺栓和螺母；第一凹陷区15和第二凹陷区16两侧均设置有紧固件。实际运用时，螺栓既可以为普通螺栓，也可以为蝶形螺栓，当为蝶形螺栓时，可以直接通过手进行旋紧或旋松操作。

如图1所示，本实施例的风传感器测试装置，还包括：

支架17；

水平转动台18，安装在支架17上部，水平转动台18具有能够绕一竖直轴线转动的转动座19；

角度位移台20，安装在转动座19上，角度位移台20具有能够绕一水平轴线转动的固定座21，支撑杆22的下端与固定座21固定，上端用于安装风传感器1。

支撑杆22的上端用于安装风传感器1，支撑杆22通过水平转动台18能够在水平位置调节角度，通过角度位移台20能够在竖直位置调节角度，因此本申请的风传感器测试装置能够多角度的调节风传感器1的位置。使用时，风传感器测试装置安装在风洞中，能够可以实现在各种角度、各种方位的非水平风条件下测试风传感器1。

实际运用时，水平转动台18可以采用现有的能够进行360°转动的水平转动台18，水平转动台18一般包括第一台座、转动安装在第一台座上的转动座19以及第一伺服电机，转动座19上安装有第一齿轮，第一伺服电机的输出轴(如果安装有减速机那就是减速机的输出轴)安装有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮啮合。

实际运用时，角度位移台20可以采用现有技术的角度位移台20，比如±45°的角度位移台20，角度位移台20一般包括第二台座、转动安装在第二台座上的固定座21以及第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴与固定座21之间通过传动结构联动(齿轮组或涡轮蜗杆等结构)。

如图1所示，于本实施例中，支撑杆22为可伸缩支撑杆22。

可伸缩支撑杆22能够方便的调节风传感器1的位置，在测试时能够使风传感器1位于风洞工作截面的中心位置，使装置能够适配各种尺寸规格的风传感器1。实际运用时，可伸缩支撑杆22可以采用雨伞或自拍杆的伸缩结构。

如图1所示，于本实施例中，支架17底部安装有调节脚垫23。调节脚垫23能够调节风传感器测试装置的高度，适用于不同的风洞。

如图1所示，于本实施例中，锁止机构还包括若干固定在支撑杆22上的第二安装座24，第二安装座24与护套13固定，用于限定护套13的位置。

本实施例的风传感器测试装置，利用水平转动台18、角度位移台20以及锁止机构可以实现风传感器1的360度旋转定位测试，同时结合±45°角度位移台20可以实现风传感器1的倾斜测试。

实施例2

如图6和7所示，本实施例公开了一种风传感器测试装置，与实施例1的区别在于，还包括激光辅助机构，本实施例的激光辅助机构包括：

下刻度盘25，与支架17相对固定，下刻度盘25的周向具有角度刻线(图中省略未画出)；

下指针26，转动安装在下刻度盘25上，下指针26用于指向下刻度盘25的角度刻线，下指针26的转动轴线与下刻度盘25的轴线重合；

上刻度盘27，位于下刻度盘25的上方，上刻度盘27的周向具有角度刻线(图中省略未画出)，上刻度盘27和下刻度盘25同轴线设置，支撑杆22安装风传感器1后，风传感器1在上刻度盘27和下刻度盘25之间；

上指针28，转动安装在上刻度盘27上，上指针28用于指向上刻度盘27的角度刻线；

激光发射器29，与上指针28相对固定，上指针28转动时能够带动激光发射器29同步转动，激光发射器29用于向下刻度盘25发射激光；

激光信号接收器30，安装在下指针26上，用于收集激光发射器29发射的激光信号。

调节上指针28的位置就能够改变激光发射器29发射激光的位置，而激光发射器29能够将激光打到下刻度盘25上，当风传感器1遮挡激光时，表面风传感器1转动到位，本申请的激光辅助机构能够辅助风传感器1的安装和调节，与现有技术比，更为方便直观。

使用时，随着风传感器1的转动，风传感器1能够遮挡激光发射器29发射的信号，从而激光信号接收器30接收不到信号，比如当测试风传感器1时，传感器产生转动，当指定部分阻挡激光时，即可获得风传感器1从起始角度转动到激光光束角度时的时间数据等信息，通过激光辅助机构能够辅助实现多种方式的检测操作。

本实施例中，支撑杆22能够相对支架17调整位置，当激光辅助机构工作时，支撑杆22与下刻度盘25同轴线设置。

实际运用时，还可以将支撑杆22直接与支架17固定住，即支撑杆22不能调节角度。

如图6所示，于本实施例中，激光发射器29为一字激光发射器29。通过发射一字形的激光，能够更为直观方便的调节分传感器等元件的位置。

如图6所示，于本实施例中，下刻度盘25为中空结构，支撑杆22穿过下刻度盘25的中空部。这样设置使得整个结构较为紧凑。上刻度盘27为中空结构，上指针28包括转动安装在上刻度盘27中心的转动件31，激光发射器29安装在转动件31上。这样设置方便将激光反射器的位置设置在上刻度盘27的中间。

如图6所示，于本实施例中，下刻度盘和上刻度盘均水平设置。

当风传感器为风向标(风向传感器)时，本实施例的风传感器测试装置结合风洞，能够检测风向标的启动风速、分辨力、误差以及滞后距离。当风传感器为风杯(风速传感器)时，本实施例的风传感器测试装置结合风洞，能够检测风杯的启动风速、分辨力以及距离常数。具体的检测方法如下：

检测风向标启动风速——垂直固定风向标，调节支撑杆使风向标位于风洞工作段截面积中心位置；将风向标转动至与风洞轴向成20°及340°的位置，使用锁止机构固定风向标，从0.1m/s开始逐步提升风速进行试验，当风速稳定后解锁锁止机构，如风向标运动则记录风速。重复三次的平均值，对比不同角度的平均值，其中，平均值的最大值即为风向标的启动风速。

检测风向标分辨力——垂直固定风向标，调节支撑杆使风向标位于风洞工作段截面积中心位置；将风向标转动至与风洞轴向成0°、30°、90°、180°、240°、270°位置(使用顶部的激光发射器标靶精准刻度位)，使用锁止机构固定风向标；以5m/s风速进行试验，当风速稳定后解锁锁止机构，等风向标稳定后记录风向标输出的数值与检测角度对比，两者差值即为风向标误差。

检测风向标滞后距离(滞后距离指的是在一定风速下，风向标由某一初始偏角处释放后转回到距初始偏角的50％处所经历的时间内，气流流过风向传感器的距离)——垂直固定风向标，调节支撑杆使风向标位于风洞工作段截面积中心位置；利用上刻度盘和上指针调节激光发射器到指定偏角，然后通过锁止机构锁定并调节风向标，使其与一字线激光方向一致；然后调节下指针，使激光信号接收器到指定偏角的50％位置；启动风洞并使其达到设定风速后解锁锁止机构，此时系统记录释放时间并设为0时间点，并高速采集激光信号接收器，当风向标转动到挡住一字线激光时(见图8)由于激光被风向标逐渐遮挡并移除，如图9所示，反应到图上就会出现一个下降和上升的响应，取曲线的最低点时间作为风向标的滞后距离。

检测风杯启动风速——垂直固定风杯，调节支撑杆使风杯位于风洞工作段截面积中心位置，在风杯静止状态下，以0.1m/s开始逐步提升风速进行试验，当风杯由静止变为连续转动时，停止增加风速。重复三次的平均值即为风杯的启动风速。

检测风杯分辨力——垂直固定风杯，调节支撑杆使风杯位于风洞工作段截面积中心位置。风杯输出显示风速最小变化的一个进步量的示差值即为风杯分辨力。

检测风杯距离常数(风杯的距离常数，表征风杯对风速变化响应程度的物理量。它等于风速表响应风速阶跃变化的63.2％(1-1/e)时气流流过传感器的距离，即风速与该风速下的时间常数的乘积，通常以米为单位)——垂直固定风杯，调节支撑杆使风杯位于风洞工作段截面积中心位置；使用锁止机构固定风杯。启动风洞并调节风速到设定数字，释放锁止机构同时记录时间设为0，此时系统自动记录风速传感器的输出数据，并以曲线的形式展现，并单独标出风速阶跃变化的63.2％时的时间并由此计算距离常数(单位：米)。

实际运用时，本申请的风传感器测试装置还可以运用于检测风向标误差。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种风传感器测试装置，其特征在于，包括：

支架；

水平转动台，安装在所述支架上部，水平转动台具有能够绕一竖直轴线转动的转动座；

角度位移台，安装在所述转动座上，角度位移台具有能够绕一水平轴线转动的固定座；

支撑杆，下端与所述固定座固定，上端用于安装风传感器。

2.如权利要求1所述的风传感器测试装置，其特征在于，所述支撑杆为可伸缩支撑杆。

3.如权利要求1所述的风传感器测试装置，其特征在于，所述支架底部安装有调节脚垫。

4.如权利要求1所述的风传感器测试装置，其特征在于，还包括锁止机构，所述风传感器包括本体以及转动设置在本体上部的旋转件，所述锁止机构包括：

第一安装座，用于固定在所述本体上；

锁止杆，滑动设置在所述安装座上，锁止杆具有锁紧工作位和解锁工作位，在锁紧工作位时，所述锁止杆向上移动，用于与旋转件配合，阻止旋转件转动，在解锁工作位时，所述锁止杆向下移动，不再与旋转件配合，旋转件能够正常转动；

复位弹簧，外套在锁止杆上，复位弹簧的一端与第一安装座配合，另一端与锁止杆配合，用于对锁止杆施加弹性力，使锁止杆保持在锁紧工作位；

拉线，拉线的第一端与所述锁止杆连接；

驱动元件，具有能够伸缩或旋转的活动件，所述活动件与所述拉线的第二端连接，驱动元件工作时能够带动拉线活动，使锁止杆克服复位弹簧的弹性力，从锁紧工作位切换至解锁工作位。

5.如权利要求4所述的风传感器测试装置，其特征在于，所述第一安装座通过安装结构与本体相对固定住。

6.如权利要求4所述的风传感器测试装置，其特征在于，所述拉线为钢丝，锁止机构还包括外套在钢丝上的护套。

7.如权利要求6所述的风传感器测试装置，其特征在于，锁止机构还包括若干固定在支撑杆上的第二安装座，所述第二安装座与护套固定，用于限定护套的位置。