CN110631235A - 一种风速风量测量装置及具有该装置的高效风口 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风速风量测量装置及具有该装置的高效风口，该装置包括全压采集斗型接口，所述全压采集斗型接口一端开口与风口的散流罩一体式连通，其另一端开口对应送风口；房间压力接头，所述房间压力接头的一端通过引压管延伸至房间内；风速风量检测模块，所述全压采集斗型接口的一侧以及所述房间压力接头的另一端均分别通过引压管与所述风速风量检测模块连接。该装置通过加设全压采集斗型接口，将风速风量的检测端延伸至风口内侧，在保证安装空间有限的风口内侧正常工作的前提下，实现了风速风量的准确在线测量，数据准确可靠且实时性更强。

Description

一种风速风量测量装置及具有该装置的高效风口

技术领域

本发明涉及送风参数测量装置技术领域，更具体的说是涉及一种风速风量测量装置及具有该装置的高效风口。

背景技术

目前，药厂、电子厂等洁净厂房通过需要对风口的送风风量进行准确测量，以保证厂房内环境指标能够满足正常的产品生产需求，现有的测量风量的方式主要有三种，分别是风口用风量罩测量、风管采用皮托管原理风速传感器测量、风管中采用热式风速传感器测量。

对于风管上安装的风速传感器的测量方式，由于风口上缺少必要安装空间，风速传感器测量的风速并非风口处的风速，仅仅是风口附近的风速，导致测量不准。采用风口用风量罩测量测量时，由于风量罩一般只能进行手持测量，无法实现在线测量，测量数据实时性差，可靠性难以保证。

因此，如何提供一种测量数据准确可靠且数据实时性强的用于送风口的风速风量测量装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种风速风量测量装置及具有该装置的高效风口，该装置通过加设全压采集斗型接口，将风速风量的检测端延伸至风口内侧，在保证安装空间有限的风口内侧正常工作的前提下，实现了风速风量的准确在线测量，解决了现有的风速风量测量方式测量误差大、不能在线测量的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种风速风量测量装置，该装置包括：

全压采集斗型接口，所述全压采集斗型接口一端开口与风口的散流罩一体式连通，其另一端开口对应送风口；

房间压力接头，所述房间压力接头的一端通过引压管延伸至房间内；

风速风量检测模块，所述全压采集斗型接口的一侧以及所述房间压力接头的另一端均分别通过引压管与所述风速风量检测模块连接；

所述风速风量检测模块用于实时采集全压采集斗型接口处的风口全压以及房间压力接头转送的房间静压，通过所述风口全压以及房间静压得到送风风速及风量数据。

进一步地，通过风口全压以及房间静压得到风速的公式如下：

P_f表示风口全压，单位Pa；

P_r表示房间静压，单位Pa；

P_f-P_r表示风口全压和房间压差；

C_x表示风口局部阻力系数，通过实验装置测得风口的局部阻力系数，固定型号的局部阻力系数是一个固定值；

ρ表示空气密度，根据大气压力和温度查表，一个恒温恒湿房间内ρ为固定值。

进一步地，所述风速风量检测模块包括压力传感器、微处理器、信号处理单元、控制按键、液晶显示屏以及通讯单元，所述压力传感器、信号处理单元、控制按键、液晶显示屏和通讯单元均与所述微处理器电连接，所述通讯单元还与外部控制器通信连接。

进一步地，所述风速风量检测模块还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述微处理器电连接。

进一步地，所述信号处理单元包括数模转换器和信号调理电路，所述数模转换器一端与所述微处理器电连接，其另一端与所述信号调理电路电连接。

进一步地，所述信号调理电路包括滤波电路和信号放大电路，所述滤波电路和所述信号放大电路均与所述数模转换器电连接。

进一步地，所述滤波电路包括电容C1和电容C2，所述电容C1和电容C2并联，所述电容C1和电容C2组成的并联电路一端与所述数模转换器上相应的引脚连接，所述电容C1和电容C2组成的并联电路另一端分别接至+5V电源和接地。

进一步地，所述信号放大电路包括滑动变阻器W1、运算放大器U10A、运算放大器U10B和三极管Q1，所述滑动变阻器W1一侧固定端通过电阻R10与所述数模转换器上相应的引脚连接，所述滑动变阻器W1的滑动端通过电阻R29与所述运算放大器U10A的同相输入端连接，所述运算放大器U10A的反相输入端与电阻R6连接，所述电阻R6与所述滑动变阻器W1另一侧固定端并联，所述运算放大器U10A的输出端通过电阻R26与其反相输入端连接，所述运算放大器U10A的输出端还通过电阻R22与运算放大器U10B的同相输入端连接，所述运算放大器U10B的反相输入端通过电阻R7接地，所述运算放大器U10B的输出端通过电容C15与其反相输入端连接，所述运算放大器U10B的输出端还通过电阻R40与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射极与电阻R7、R21和R27组成的并联电路的公共端连接，电阻R7、R21和R27组成的并联电路的公共端还通过电阻R37与输出端口连接，所述三极管Q1的发射极还与输出端口连接，所述三极管Q1的集电极通过电阻R38与电源正极VCC连接。

进一步地，所述微处理器采用型号为16F883的PIC单片机。

另一方面，本发明还提供了一种高效风口，包括外壳、过滤器、散流罩和上述的风速风量测量装置；

所述外壳的顶部和底部均为开口结构，其底部与房间顶板一侧固定连接且与房间内部连通，所述过滤器水平布置且与所述外壳靠近顶部的内侧壁固定连接，所述散流罩与房间顶板另一侧固定连接并与所述外壳的底部对应布置，所述全压采集斗型接口布置于所述散流罩的中心位置，并与所述散流罩一体式连接，所述风速风量检测模块固定安装于所述外壳的一侧外壁上，并通过引压管与所述全压采集斗型接口连通，所述房间压力接头固定安装于房间顶板一侧且设于靠近所述风速风量检测模块的位置，所述房间压力接头的一端通过引压管延伸至房间内，其另一端通过引压管与所述风速风量检测模块连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种风速风量测量装置及具有该装置的高效风口，该装置通过加设全压采集斗型接口，将风速风量的检测端延伸至风口内侧，在保证安装空间有限的风口内侧正常工作的前提下，实现了风速风量的准确在线测量，数据准确可靠且实时性更强，同时风速风量检测模块内设通信单元，可以实现与外部控制器的无线数据传输，便于对风速风量参数的远程监控，功能更加多样。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的一种高效风口的整体结构示意图；

图2附图为本发明实施例中风速风量检测模块的结构框架示意图；

图3附图为本发明实施例中信号处理单元的电路原理示意图；

图4附图为本发明实施例中16F883单片机与SHT10温湿度传感器的电路连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一方面，参见附图1，本发明实施例公开了一种风速风量测量装置，该装置包括：

全压采集斗型接口1，全压采集斗型接口1一端开口与风口的散流罩一体式连通，其另一端开口对应送风口；

房间压力接头2，房间压力接头2的一端通过引压管延伸至房间内；

风速风量检测模块3，全压采集斗型接口1的一侧以及房间压力接头2的另一端均分别通过引压管与风速风量检测模块3连接；

风速风量检测模块3用于实时采集全压采集斗型接口1处的风口全压以及房间压力接头2转送的房间静压，通过风口全压以及房间静压得到送风风速及风量数据。

具体地，通过风口全压以及房间静压得到风速的公式如下：

P_f表示风口高效后全压，单位Pa；

P_r表示房间静压，单位Pa；

P_f-P_r表示风口高效后全压和房间压差由传感器中的为微压差敏感元测得，这个压差值根据测量在10Pa左右，在微压差敏感元件有精度的测量范围里；

C_x表示风口局部阻力系数，通过实验装置测得高效风口的局部阻力系数，固定型号的局部阻力系数可以认为是一个固定的值；

ρ表示空气密度，根据大气压力和温度查表，一个恒温恒湿车间内可以认为是一个固定的值。

根据计算得到的风速值，再结合风口尺寸等数据进而得到风量值。

在一个具体的实施例中，参见附图2，风速风量检测模块3包括压力传感器31、微处理器36、信号处理单元32、控制按键33、液晶显示屏34以及通讯单元35，压力传感器31、信号处理单元32、控制按键33、液晶显示屏34和通讯单元35均与微处理器36电连接，通讯单元35还与外部控制器通信连接。

在一个具体的实施例中，风速风量检测模块3还包括温湿度传感器37，温湿度传感器37与微处理器36电连接。温湿度传感器37用于实时采集周围环境的温湿度数据。

在一个具体的实施例中，信号处理单元32包括数模转换器和信号调理电路，数模转换器一端与微处理器36电连接，其另一端与信号调理电路电连接。

在一个具体的实施例中，信号调理电路包括滤波电路和信号放大电路，滤波电路和信号放大电路均与数模转换器电连接。

在一个具体的实施例中，参见附图3，滤波电路包括电容C1和电容C2，电容C1和电容C2并联，电容C1和电容C2组成的并联电路一端与数模转换器上相应的引脚连接，电容C1和电容C2组成的并联电路另一端分别接至+5V电源和接地。

在一个具体的实施例中，参见附图3，信号放大电路包括滑动变阻器W1、运算放大器U10A、运算放大器U10B和三极管Q1，滑动变阻器W1一侧固定端通过电阻R10与数模转换器上相应的引脚连接，滑动变阻器W1的滑动端通过电阻R29与运算放大器U10A的同相输入端连接，运算放大器U10A的反相输入端与电阻R6连接，电阻R6与滑动变阻器W1另一侧固定端并联，运算放大器U10A的输出端通过电阻R26与其反相输入端连接，运算放大器U10A的输出端还通过电阻R22与运算放大器U10B的同相输入端连接，运算放大器U10B的反相输入端通过电阻R7接地，运算放大器U10B的输出端通过电容C15与其反相输入端连接，运算放大器U10B的输出端还通过电阻R40与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极与电阻R7、R21和R27组成的并联电路的公共端连接，电阻R7、R21和R27组成的并联电路的公共端还通过电阻R37与输出端口连接，三极管Q1的发射极还与输出端口连接，三极管Q1的集电极通过电阻R38与电源正极VCC连接。

在本实施例中，由于需要采集两路信号，所以对称的设置了两个信号放大电路，两个信号放大电路一端均分别与数模转换器上相应的引脚连接，另一端均接至电源VCC。本实施中的数模转换器型号为DA7612。

具体地，本实施例中压力传感器选用型号为C4525DO的数字压力传感器。

在一个具体的实施例中，微处理器采用型号为16F883的PIC单片机。本实施例中温湿度传感器的型号为SHT10，参见附图4，为16F883单片机与SHT10温湿度传感器的电路示意图。

在本实施例中，通讯单元可以是加装的WIFI模块或其他通讯模块，也可以是单片机上用于通讯的串口，如485串口。

另一方面，参见附图1，本发明实施例还提供了一种高效风口，包括外壳4、过滤器6、散流罩5和上述的风速风量测量装置；

外壳4的顶部和底部均为开口结构，其底部与房间顶板7一侧固定连接且与房间内部连通，过滤器6水平布置且与外壳4靠近顶部的内侧壁固定连接，散流罩5与房间顶板7的另一侧固定连接并与外壳4的底部对应布置，全压采集斗型接口1布置于散流罩5的中心位置，并与散流罩5一体式连接，风速风量检测模块3固定安装于外壳4的一侧外壁上，并通过引压管与全压采集斗型接口1连通，房间压力接头2固定安装于房间顶板7一侧且设于靠近风速风量检测模块3的位置，房间压力接头2的一端通过引压管延伸至房间内，其另一端通过引压管与风速风量检测模块3连接。

本实施例中，在风口中间设计一个全压采集斗型接口，通过卡套接口连接引压管引到外壳外，和风速风量检测模块通过卡套或者快速接头连接。和全压采集斗型接口与散流器做成一体。

在本实施例中，风速风量检测模块3内的电路硬件通过方形外壳进行封装，保证内部电路部件不因外部环境影响而受损。

在本实施例中，风速风量检测模块3不仅具备信号采集、处理、数据显示、参数调节和通讯功能外，还具备自动调零功能，避免测量的漂移，提高精度，减少维护成本。

在本实施例中，过滤器6设有两个，两个过滤器6平行布置。

综上所述，本发明实施例提供的风速风量测量装置及具有该装置的高效风口，与现有技术相比，具有如下优点：

1、该装置通过加设全压采集斗型接口，将风速风量的检测端延伸至风口内侧，在保证安装空间有限的风口内侧正常工作的前提下，实现了风速风量的准确在线测量，数据准确可靠且实时性更强；

2、风速风量检测模块内设通信单元，可以实现与外部控制器的无线数据传输，便于对风速风量参数的远程监控，功能更加多样；

3、用风口全压和房间压差计算风速，提高了压力检测值的范围，解决了测量低风速的问题；

4、硬件具备扩展性，可以扩展更多的数据和服务功能。比如为了更加直观地监测各个区域每个高效风口的风速(或风量)，后续可以扩展用于风管风量平衡调试的平台；可以在传感器硬件上增加无线互联功能，实现远程的数据传输，方便用户远程管理系统。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种风速风量测量装置，其特征在于，包括：

全压采集斗型接口，所述全压采集斗型接口一端开口与风口的散流罩一体式连通，其另一端开口对应送风口；

房间压力接头，所述房间压力接头的一端通过引压管延伸至房间内；

风速风量检测模块，所述全压采集斗型接口的一侧以及所述房间压力接头的另一端均分别通过引压管与所述风速风量检测模块连接；

所述风速风量检测模块用于实时采集全压采集斗型接口处的风口全压以及房间压力接头转送的房间静压，通过所述风口全压以及房间静压得到送风风速及风量数据。

2.根据权利要求1所述的一种风速风量测量装置，其特征在于，通过风口全压以及房间静压得到风速的公式如下：

P_f表示风口全压，单位Pa；

P_r表示房间静压，单位Pa；

P_f-P_r表示风口全压和房间压差；

C_x表示风口局部阻力系数，通过实验装置测得风口的局部阻力系数，固定型号的局部阻力系数是一个固定值；

ρ表示空气密度，根据大气压力和温度查表，一个恒温恒湿房间内ρ为固定值。

3.根据权利要求1所述的一种风速风量测量装置，其特征在于，所述风速风量检测模块包括压力传感器、微处理器、信号处理单元、控制按键、液晶显示屏以及通讯单元，所述压力传感器、信号处理单元、控制按键、液晶显示屏和通讯单元均与所述微处理器电连接，所述通讯单元还与外部控制器通信连接。

4.根据权利要求3所述的一种风速风量测量装置，其特征在于，所述风速风量检测模块还包括温湿度传感器，所述温湿度传感器与所述微处理器电连接。

5.根据权利要求3或4所述的一种风速风量测量装置，其特征在于，所述信号处理单元包括数模转换器和信号调理电路，所述数模转换器一端与所述微处理器电连接，其另一端与所述信号调理电路电连接。

6.根据权利要求5所述的一种风速风量测量装置，其特征在于，所述信号调理电路包括滤波电路和信号放大电路，所述滤波电路和所述信号放大电路均与所述数模转换器电连接。

7.根据权利要求6所述的一种风速风量测量装置，其特征在于，所述滤波电路包括电容C1和电容C2，所述电容C1和电容C2并联，所述电容C1和电容C2组成的并联电路一端与所述数模转换器上相应的引脚连接，所述电容C1和电容C2组成的并联电路另一端分别接至+5V电源和接地。

8.根据权利要求6所述的一种风速风量测量装置，其特征在于，所述信号放大电路包括滑动变阻器W1、运算放大器U10A、运算放大器U10B和三极管Q1，所述滑动变阻器W1一侧固定端通过电阻R10与所述数模转换器上相应的引脚连接，所述滑动变阻器W1的滑动端通过电阻R29与所述运算放大器U10A的同相输入端连接，所述运算放大器U10A的反相输入端与电阻R6连接，所述电阻R6与所述滑动变阻器W1另一侧固定端并联，所述运算放大器U10A的输出端通过电阻R26与其反相输入端连接，所述运算放大器U10A的输出端还通过电阻R22与运算放大器U10B的同相输入端连接，所述运算放大器U10B的反相输入端通过电阻R7接地，所述运算放大器U10B的输出端通过电容C15与其反相输入端连接，所述运算放大器U10B的输出端还通过电阻R40与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的发射极与电阻R7、R21和R27组成的并联电路的公共端连接，电阻R7、R21和R27组成的并联电路的公共端还通过电阻R37与输出端口连接，所述三极管Q1的发射极还与输出端口连接，所述三极管Q1的集电极通过电阻R38与电源正极VCC连接。

9.根据权利要求3或4所述的一种风速风量测量装置，其特征在于，所述微处理器采用型号为16F883的PIC单片机。

10.一种高效风口，其特征在于，包括外壳、过滤器、散流罩和如权利要求1-9任一项所述的风速风量测量装置；

所述外壳的顶部和底部均为开口结构，其底部与房间顶板一侧固定连接且与房间内部连通，所述过滤器水平布置且与所述外壳靠近顶部的内侧壁固定连接，所述散流罩与房间顶板另一侧固定连接并与所述外壳的底部对应布置，所述全压采集斗型接口布置于所述散流罩的中心位置，并与所述散流罩一体式连接，所述风速风量检测模块固定安装于所述外壳的一侧外壁上，并通过引压管与所述全压采集斗型接口连通，所述房间压力接头固定安装于房间顶板一侧且设于靠近所述风速风量检测模块的位置，所述房间压力接头的一端通过引压管延伸至房间内，其另一端通过引压管与所述风速风量检测模块连接。

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