CN110514866B - 一种可自动校正的组装式风速仪支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动校正的组装式风速仪支架，包括底支架、中支架和风速仪校正装置；所述风速仪校正装置主要包括重力锤、重力感应片、调平块、调平杆驱动马达、调平杆、电磁铁、旋转轴驱动马达、旋转轴。本发明利用重力锤始终保持竖直这一特点，通过其接触不同的重力传导片，来连通不同的并联回路，实现仪器的自动调平；通过电磁铁与旋转轴上下导体相接触，使旋转轴驱动马达被短路，以制动旋转轴实现风速仪定位正北的目的。本发明专利的各个支架之间可组装连接，便于搬运携带，且可自动进行风速仪调平与指北的校正工作，操作方便简单，提高了风速仪所测数据的真实性与可靠性。

Description

一种可自动校正的组装式风速仪支架

技术领域

本发明属于风速测量技术领域，具体涉及一种可自动校正的组装式风速仪支架。

背景技术

风荷载是结构的重要设计荷载之一，对高层建筑结构、高耸结构和大跨度桥梁设计至关重要。为了计算出作用在结构上的风荷载，必须准确把握作用在结构上的风特性。风速仪是测量风特性的仪器之一，也是气象检测、桥梁健康检测领域的常用设备。按照世界气象组织（WMO）给出的建议：风速仪应安装在开阔地区超过地面10m以上的位置，即风速仪和任何障碍物之间的距离是障碍物高度的10倍以上。故现有风速仪的使用，需要安装固定在支架上才能满足相关高度要求。

现风速仪支架主要由风速仪厂家提供，或测量人员自主制作。风速仪与支架的安装主要存在如下问题：

（1）支架不易搬运携带：为了测量出重要工程结构相关的风特性数据，往往需要测量人员携带风速仪与其支架赴实地进行数据测量，而现有风速仪支架多为一体化支架，其造型笨拙且体积较大，这会大大增加测量的作业负担，不利于测量人员搬运携带；

（2）风速仪调平困难：由于风速仪固定位置较高，并不能保证其支架与地面完全垂直，支架的不垂直就会造成风速仪的倾斜，因此需要对风速仪进行调平，例如公告号为CN208476953 U的中国专利，公开了“一种风速仪”，其通过底座侧壁的第一水平仪和与之垂直的第二水平仪进行风速仪的手动调平，此种调平方式存在明显缺陷，若先调平风速仪再安装到支架上，则因支架的不垂直无法保证风速仪垂直，若先将风速仪先安装到支架上再进行调平，则因风速仪安装位置高度过高，使人工调平操作困难；

（3）风速仪指北不精确：风速仪北向难以调节，在实践中风速仪定位正北是通过风速仪北刻度与支架的特征点相对应来实现的，在安装好支架和风速仪之后，通过转动支架调节支架特征点来使风速仪定位正北，这样操作不便，指北不精确，旋转过程中还可能导致风速仪与地面不垂直，降低所测数据的严谨性。

由于风速仪与支架的安装存在以上问题，为保证所测风特性数据的准确性与可靠性，如何提供一种便于携带且便于校正风速仪的风速仪支架，是亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种可自动校正的组装式风速仪支架，结构小巧，便于搬运携带；利用重力锤始终保持竖直这一特点，通过其接触不同的重力传导片连通不同的并联回路，以实现仪器的自动调平；通过电磁铁与旋转轴上下导体相接触，使旋转轴驱动马达被短路，以制动旋转轴实现风速仪定位正北的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可自动校正的组装式风速仪支架，包括管状的底支架、中支架以及风速仪校正装置；风速仪校正装置包括感应系统、调平系统、指北系统、风速仪固定扣、底部连接段、开合盖；底部连接段位于风速仪校正装置的最下部，指北系统位于底部连接段上方，感应系统布置在指北系统上方，调平系统环向布置在指北系统四周，且位于感应系统下方，风速仪固定扣位于风速仪校正装置最上部，用以固定风速仪；感应系统包括重力锤、重力感应片、绝缘分隔带、绝缘腔体、调平块、腔体、固定螺丝、调平指示灯；所述调平块四周棱角磨圆，可绕质心转动，所述调平块设置在风速仪校正装置内部，固定螺丝环向固定在调平块上方用以固定风速仪，腔体为异形腔体，环向均匀布置在调平块下平面边缘，向内凹陷，腔体容许连接杆在其内发生一定角度的转动，绝缘腔体位于调平块内部中央，重力锤为狭长的、下方偏重的金属体，布置在绝缘腔体内部，其顶部活动设置在调平块上，可在绝缘腔体内摆动，重力感应片为球形弧面，数量为5片，组合布置在重力锤下方，当仪器倾斜时，重力锤可与不同的重力感应片相接触，驱动调平系统进行仪器调平；调平系统包括调平杆驱动马达、调平杆、调平齿轮，调平杆顶部与调平块底部相接触，调平杆的底部与顶部设置在支撑板内，通过螺纹连接，调平杆为4根，调平杆中部设有调平齿轮，其与调平杆驱动马达齿轮相啮合，调平杆驱动马达与其正对面马达上方的重力感应片通过导线连接，以达到控制调平的目的，不同的调平杆驱动马达驱动相应的调平杆抬升，可使调平块达到水平状态；指北系统包括旋转轴驱动马达、旋转轴、旋转齿轮、连接杆、电磁铁、电磁铁支撑杆、指北指示灯、指北导体、制动导体，电磁铁安装在电磁铁支撑杆上，可绕电磁铁支撑杆转动，电磁铁上分别设置有指北导体与制动导体，旋转轴固定在电磁铁上方，旋转轴下也设置有相应的指北导体与制动导体，旋转轴下导体均设置有凹型接口，电磁铁上导体均设置有凸型接口，可通过转动旋转轴使上下导体相接，此外，旋转轴下指北导体需与风速仪北刻度方向一致，以保证仪器实现其指北功能，旋转齿轮固定在旋转轴中部，旋转轴驱动马达的齿轮与旋转齿轮相啮合，可驱动旋转齿轮进而带动旋转轴转动，使风速仪定位正北；所述底支架顶部设有顶部连接段，用以与中支架连接；底支架上部环向布置有3个固定环、3根固定钢丝，固定钢丝一端与固定环相连，另一端与地面固定用以提升结构稳定性；底支架底部设有3根的固定杆，固定杆根部通过轴承与底支架连接，工作时可展开，闲置时可折叠起来以节省空间，固定杆的根部与支部均设有多个固定螺孔，用以将底支架与地面固定；中支架上下分别设有顶部连接段和底部连接段，用以与上下支架相连。

进一步地，风速仪校正装置的外壳为金属外壳，其下部设有开合盖，开合盖材质为高强塑料。开合盖的设置以便于检查、更换风速仪校正装置的内部构件，同时这样生成了不完成的屏蔽罩，避免了磁屏蔽现象的出现。

进一步地，绝缘分隔带布置在各个重力感应片之间，使各个并联回路相互分离，绝缘分隔带表面光滑，沿轴向中部高两侧低，以防止重力锤在其上停留。

进一步地，所述旋转轴下指北导体与制动导体设置有凹型接口，电磁铁上指北导体与制动导体设置有凸型接口，旋转轴带动其下导体旋转并与电磁铁上导体通过凹凸接口相接触，进而可连通制动线路与指北线路，制动旋转轴并点亮指北指示灯。

进一步地，旋转轴下指北导体需与风速仪北刻度方向一致，以达到使风速仪定位正北的目的。

进一步地，顶部连接段环向设有4个销接孔，底部连接段环向设有4个销接凹槽，每个销接凹槽内设有1根弹簧和1根连接销。底部连接段金属管外径与顶部连接段金属管内径相同。通过的上下连接段的销接孔与连接销使不同支架之间相互连接，便于支架组装与拆卸，也方便了人员的搬运与携带。

本发明的有益效果是：

本发明在各个支架设置连接段，以便于拆卸拼装与携带；利用重力锤始终保持竖直这一特点，通过重力锤与不同重力感应片接触，连通不同的并联回路以实现仪器的自动调平；通过电磁铁与旋转轴上下导体相接触，使旋转轴驱动马达短路，以制动旋转轴使风速仪定位正北。本发明的各个支架之间可组装连接，便于搬运携带，且可自动进行风速仪调平与指北的校正工作，操作方便简单，提升了测量人员作业的效率增，加了风速仪所测数据的可靠性与严谨性。

附图说明

图1为本发明风速仪调平装置的整体外观图；

图2为本发明风速仪校正装置的剖面图结构示意图；

图3为本发明风速仪校正装置的重力感应系统结构示意图；

图4为本发明风速仪校正装置的调节系统结构示意图；

图5为本发明风速仪校正装置的指北系统结构示意图；

图6为本发明风速仪校正装置的重力锤及重力感应片结构示意图；

图7为本发明风速仪校正装置的重力感应片的俯视图结构示意图；

图8为本发明风速仪校正装置的中支架结构示意图；

图9为本发明风速仪校正装置的中支架底部连接段结构示意图；

图10为本发明风速仪校正装置的工作原理电路图。

附图标记列表：

1.重力锤，2.重力感应片，3.绝缘分隔带，4.绝缘腔体，5.调平块，6.腔体，7.固定螺丝，8.调平指示灯，9.调平杆驱动马达，10.调平杆，11.调平齿轮， 12.旋转轴驱动马达，13.旋转轴，14.旋转齿轮，15.连接杆，16.电磁铁，17.电磁铁支撑杆，18.指北指示灯，19.指北导体，20.制动导体，21.风速仪固定扣，22.开合盖，23.中支架，24.顶部连接段，25.底部连接段，26.销接孔，27.销接凹槽，28.弹簧，29.连接销，30.底支架，31.固定杆，32.固定螺孔，33.固定环，34.固定钢丝，35.风速仪，36.开关，37.开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1、2所示，本发明包括：1个底支架30、若干个中支架23以及风速仪校正装置，风速仪校正装置用来安装和固定风速仪35，设置在中支架23的最上部，上述支架的上部和下部设有连接段用以连接其余支架，上下支架之间可以拆卸，并可通过连接段拼装；上述风速仪校正装置由感应系统、调平系统、指北系统、风速仪固定扣21、底部连接段25组成，底部连接段25固定在风速仪校正装置的最下部，指北系统位于底部连接段25上方，感应系统布置在指北系统上方，调平系统环向布置在指北系统四周，并且位于感应系统下方，上述风速仪固定扣21布置在风速仪校正装置最上部，用以固定风速仪，所述风速仪校正装置的外壳为金属外壳，其下部设有开合盖22，开合盖22材质为高强塑料，用以检查装置内部构件，避免磁屏蔽现象的出现。

如图2、3所示，上述感应系统由重力锤1、重力感应片2、绝缘分隔带3、绝缘腔体4、调平块5、腔体6、固定螺丝7和调平指示灯8组成；其中，固定螺丝7共3根，环向固定在调平块5顶部用以安装和固定风速仪，腔体6为异形腔体共3个，环向布置在调平块5内部的靠外侧位置，允许连接杆15伸入其中并发生一定角度的转动，绝缘腔体4位于在调平块5内部正中央，重力锤1布置在绝缘腔体4内部，其顶部通过吊环活动设置在调平块5上，可在绝缘腔体4内发生一定角度的摆动，如图6、7所示本发明共设置了5片重力感应片2，它们都位于在重力锤1的下方，其中1片位于中央，其余4片环向布置在它的周围，重力感应片2为球形弧面，可保证其一直与重力锤1相接触，绝缘分隔带3布置在5片重力感应片2之间，当仪器发生倾斜时，利用重力锤1始终保持竖直这一特点，与不同的重力感应片2相接，连通如图10所示的不同并联回路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ之一，从而驱动调节系统进行仪器调平。

如图2、4所示，本发明调节系统共设置4个调平杆驱动马达9、4根调平杆10，调平杆10中部设有调平齿轮11，调平齿轮11具有一定的高度，调平齿轮11与调平杆驱动马达9齿轮相啮合，调平齿轮11的上部和下部分别设有螺纹段，上下螺纹均为公螺纹，调平杆10上下分别设置有支撑板，上下支撑板内设有母螺纹槽恰能与上述公螺纹相匹配，调平杆10设置在调平块5下，与其底部相接触，每个调平杆驱动马达9分别用导线与其正对面的马达上方的重力感应片2相连接。当重力锤1与不同的重力感应片2相接触时，便可驱动不同的调平杆驱动马达9带动相应的调平杆10抬升，可使风速仪35与地面垂直。

如图2、5所示，指北系统包括：旋转轴驱动马达12、旋转轴13、旋转齿轮14、连接杆15、电磁铁16、电磁铁支撑杆17、指北指示灯18、指北导体19、制动导体20；其中，电磁铁16安装在电磁铁支撑杆17上，可绕电磁铁支撑杆17转动，旋转轴13固定在电磁铁16上方，旋转齿轮14固定在旋转轴13的中部，旋转轴驱动马达12的齿轮与旋转齿轮14相啮合，可驱动旋转齿轮14进而带动旋转轴13转动，电磁铁16上分别设置有指北导体19与制动导体20，旋转轴13下也固定有相应的指北导体19与制动导体20，其中旋转轴下指北导体19与风速仪35北刻度方向一致，旋转轴13下导体设置有凹型接口，电磁铁16上导体设置有凸型接口，旋转轴13带动其下导体转动并与电磁铁16上导体相接触，从而连通如图10所示并联回路Ⅵ、Ⅷ，制动旋转轴13，定位正北。

参照说明附图1、8、9，本风速仪支架包括：底支架30和中支架23，底支架30上可根据实际要求安装若干个中支架23。底支架30上部设有顶部连接段24，顶部连接段24下环向布置有3个固定环33、3根固定钢丝34，固定钢丝34一端固定环33相连，另一端与地面固定；底支架30底部环向设置有3个可折叠的固定杆31，固定杆31根部通过轴承与底支架连接；固定杆31的根部与支部均设置有多个固定螺孔32。中支架顶部设有顶部连接段24，底部设有底部连接段25。顶部连接段24环向布置有4个销接孔26；底部连接段25环向布置有4个销接凹槽27，每个销接凹槽27内设有1根弹簧28和1根连接销29，底部连接段25金属管外径与顶部连接段24内径相同，底支架与中支架以及中支架相互间可通过连接段的销接孔26与连接销29相互组装连接。

下面结合说明书附图1、2、3、10针对本发明的工作方式进行详细阐述：

首先，将风速仪35安装风速仪校正装置上，再将其安装至在中支架23上，将中支架23安装在底支架30上，放下底支架固定杆31，将其通过固定螺孔32与地面固定，将固定钢丝34与固定环33、地面相固定；打开开关36，接通回路Ⅶ，让电磁铁16定位北方；当仪器发生倾斜时，打开开关37，使重力锤1在重力作用下与不同的重力传导片2相接触，连通不同的并联回路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，进而带动相应的调平杆10旋转上升，达到调平的目的；待调平结束后，重力锤1与处于中心的重力感应片2相接触，连通并联回路Ⅴ，调平指示灯8亮，旋转轴驱动马达12驱动旋转轴13转动；当电磁铁16上、旋转轴13下指北导体19与制动导体20双双接触后，连通并联回路Ⅵ、Ⅷ，指北指示灯18亮，旋转轴驱动马达12被短路，旋转轴停止转动，完成仪器的调平与指北；关闭开关36，37，风速仪35开始工作。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (6)

1.一种可自动校正的组装式风速仪支架，其特征在于：包括风速仪校正装置以及管状的底支架（30）、中支架（23）；所述风速仪校正装置包括感应系统、调平系统、指北系统、风速仪固定扣（21）、开合盖（22）、底部连接段（25）；所述底部连接段（25）位于风速仪校正装置的最下部，所述指北系统位于底部连接段上方，所述感应系统布置在指北系统上方，所述调平系统环向布置在指北系统四周，且位于感应系统下方，所述风速仪固定扣（21）位于风速仪校正装置最上部；所述感应系统包括重力锤（1）、重力感应片（2）、绝缘分隔带（3）、绝缘腔体（4）、调平块（5）、腔体（6）、固定螺丝（7）、调平指示灯（8），所述调平块（5）设置在风速仪校正装置的内部，所述固定螺丝（7）环向固定在调平块（5）上方用以固定风速仪（35），所述腔体（6）为异形腔体，环向布置在调平块（5）下平面边缘，向内凹陷，所述绝缘腔体（4）位于调平块（5）内部中央，所述重力锤（1）为狭长的、下方偏重的金属体，布置在绝缘腔体（4）内部，其顶部固定在调平块（5）上，可在绝缘腔体（4）内摆动，所述重力感应片（2）为球形弧面，布置在重力锤（1）下方，数量为5片，所述绝缘分隔带（3）布置在各个重力感应片（2）之间，所述调平系统包括调平杆驱动马达（9）、调平杆（10）、调平齿轮（11），所述调平杆（10）顶部与调平块（5）底部相接触，调平杆（10）的底部与顶部设置在支撑板内，通过螺纹连接，调平杆（10）为4根，调平杆（10）中部设有调平齿轮（11），其与调平杆驱动马达（9）齿轮相啮合，不同的调平杆驱动马达（9）驱动相应的调平杆（10）抬升，可使调平块（5）达到水平状态；所述指北系统包括旋转轴驱动马达（12）、旋转轴（13）、旋转齿轮（14）、连接杆（15）、电磁铁（16）、电磁铁支撑杆（17）、指北指示灯（18）、指北导体（19）、制动导体（20），所述电磁铁（16）安装在电磁铁支撑杆（17）上，可绕电磁铁支撑杆（17）转动，电磁铁（16）上分别固定有指北导体（19）与制动导体（20），旋转轴（13）布置在电磁铁（16）上方，旋转轴（13）下也固定有相应的指北导体（19）与制动导体（20），并可通过旋转轴（13）旋转使上下导体相接，旋转齿轮（14）固定在旋转轴（13）中部，旋转轴驱动马达（12）的齿轮与旋转齿轮（14）相啮合，可驱动旋转齿轮（14）进而带动旋转轴（13）转动，使风速仪定位正北；所述底支架（30）顶部设有顶部连接段（24），用以与中支架（23）连接，底支架（30）上部环向布置有3个固定环（33）、3根固定钢丝（34），固定钢丝（34）一端与固定环（33）相连，另一端与地面固定用以提升结构稳定性，底支架（30）底部设有3根的固定杆（31），固定杆（31）根部通过轴承与底支架（30）连接，固定杆（31）的根部与支部均设有多个固定螺孔（32），用以将其与地面固定，所述中支架（23）上下分别设有顶部连接段（24）和底部连接段（25）。

2.根据权利要求1所述的一种可自动校正的组装式风速仪支架，其特征在于：所述风速仪校正装置的外壳为金属外壳，其下部设有开合盖（22），开合盖（22）材质为高强塑料。

3.根据权利要求1所述的一种可自动校正的组装式风速仪支架，其特征在于：所述绝缘分隔带（3）布置在各个重力感应片（2）之间。

4.根据权利要求1所述的一种可自动校正的组装式风速仪支架，其特征在于：所述旋转轴（13）下指北导体（19）、制动导体（20）均设有凹型接口，电磁铁（16）上指北导体（19）、制动导体（20）均设有凸型接口，旋转轴（13）带动其下导体旋转并与电磁铁（16）上导体通过凹凸接口相接触。

5.根据权利要求1所述的一种可自动校正的组装式风速仪支架，其特征在于：所述旋转轴（13）下指北导体（19）与风速仪（35）北刻度方向一致。

6.根据权利要求1所述的一种可自动校正的组装式风速仪支架，其特征在于：所述顶部连接段（24）环向设有4个销接孔（26），所述底部连接段（25）环向设有4个销接凹槽（27），每个销接凹槽（27）内设有1根弹簧（28）和1根连接销（29）；所述底部连接段（25）金属管外径与顶部连接段（24）金属管内径相同；一种可自动校正的组装式风速仪支架的工作方式， 首先，将风速仪（35）安装风速仪校正装置上，再将其安装至在中支架（23）上，将中支架（23）安装在底支架（30）上，放下底支架固定杆（31），将其通过固定螺孔（32）与地面固定，将固定钢丝（34）与固定环（33）、地面相固定；打开开关（36），接通回路Ⅶ，让电磁铁（16）定位北方；当仪器发生倾斜时，打开开关（37），使重力锤（1）在重力作用下与不同的重力传导片（2）相接触，连通不同的并联回路Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，进而带动相应的调平杆（10）旋转上升，达到调平的目的；待调平结束后，重力锤（1）与处于中心的重力感应片（2）相接触，连通并联回路Ⅴ，调平指示灯（8）亮，旋转轴驱动马达（12）驱动旋转轴（13）转动；当电磁铁（16）上、旋转轴（13）下指北导体（19）与制动导体（20）双双接触后，连通并联回路Ⅵ、Ⅷ，指北指示灯（18）亮，旋转轴驱动马达（12）被短路，旋转轴停止转动（13），完成仪器的调平与指北；关闭开关（36）、开关（37），风速仪（35）开始工作。

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