CN111122898B - 一种检测气体矢量的装置及方法 - Google Patents

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CN111122898B CN202010021947.6A CN202010021947A CN111122898B CN 111122898 B CN111122898 B CN 111122898B CN 202010021947 A CN202010021947 A CN 202010021947A CN 111122898 B CN111122898 B CN 111122898B
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Abstract

一种检测气体矢量的装置及方法，它涉及一种检测装置及方法，具体涉及一种检测气体矢量的装置及方法。本发明为了解决现有的检测气流矢量的装置精度较低、集成度不高、灵敏度不足的问题。本发明所述装置包括传感器托架、法兰联轴器、过孔导电滑环、步进电机部件、和底座电路部件；传感器托架通过过孔导电滑环与底部电路部件连接，步进电机部件安装在底部电路部件上，步进电机部件通过法兰联轴器与传感器托架连接。本发明属于气体检测领域。

Description

一种检测气体矢量的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种检测装置及方法，具体涉及一种检测气体矢量的装置及方法，属于气体检测领域。
背景技术
在气象的检测、生活环境的监测以及自然灾害的预防中，风速风向信息具有重要的作用，因此准确而快速地获知风速和风向信息具有重要的实际意义。风速的测量按照原理主要分为机械测量法、皮托管测量法、超声波测量法、激光多普勒测量法、热式测量法等；运用热式测量原理制备的热式风速仪是用来测量气流速度的仪表，因其测量准确度高、使用方便、测量范围宽、灵敏度高而被广泛应用。目前的气象传感器普遍存在以下不足：其一，仅能从环境中采集到横风风速，无法独立表征风速和风向；其二，信号采集装置中风速、气温等的测量元件及其驱动电路均组装在同一组件中，各元器件在机械结构上相互交叉干涉，既影响传感器的测量精度，又不利于实现各功能模块的单独维修和更换。
发明内容
本发明为解决现有的检测气流矢量的装置精度较低、集成度不高、灵敏度不足的问题，进而提出一种检测气体矢量的装置及方法。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明所述装置包括传感器托架、法兰联轴器、过孔导电滑环、步进电机部件、和底座电路部件；
传感器托架通过过孔导电滑环与底部电路部件连接，步进电机部件安装在底部电路部件上，步进电机部件通过法兰联轴器与传感器托架连接。
进一步的，传感器托架包括支撑组件、第一气流矢量传感器探头组件、第二气流矢量传感器探头组件、第三气流矢量传感器探头组件、第一磁棒、第二磁棒和托架螺丝柱；
所述第一气流矢量传感器探头组件、所述第二气流矢量传感器探头组件、所述第三气流矢量传感器探头组件呈一字型安装在所述支撑组件的上表面，第一磁棒、第二磁棒、托架螺丝柱安装在所述支撑组件的下表面。
进一步的，所述支撑组件包括气流通道上板、气流通道底板、第一侧支架和第二侧支架；
气流通道上板扣装在气流通道底板上组成气流通道，第一侧支架设置在所述气流通道的一侧，第二侧支架设置在所述气流通道的另一侧，第一磁棒竖直安装在第一侧支架的下表面，第二磁棒竖直安装在第二侧支架的下表面，托架螺丝柱竖直安装在气流通道底板的下表面。
进一步的，所述第一气流矢量传感器探头组件包括第一气流矢量传感器探头和第一PCB电路板；
第一PCB电路板安装在第一侧支架的上表面上，第一气流矢量传感器探头安装在第一PCB电路板上。
进一步的，所述第二气流矢量传感器探头组件包括第二气流矢量传感器探头和第二PCB电路板；
第二PCB电路板安装在气流通道底板的上表面上，第二气流矢量传感器探头安装在第二PCB电路板上。
进一步的，第三气流矢量传感器探头组件包括第三气流矢量传感器探头和第三PCB电路板；
第三PCB电路板安装在第二侧支架的上表面上，第三气流矢量传感器探头安装在第三PCB电路板上。
进一步的，步进电机部件包括步进电机、第一螺丝柱和第二螺丝柱；
第一螺丝柱和第二螺丝柱对称设置在步进电机的两侧，步进电机通过第一螺丝柱和第二螺丝柱安装在底座电路部件上，步进电机的转动轴通过法兰联轴器与托架螺丝柱连接。
进一步的，底座电路部件包括无线收发部件、微处理芯片、第一干簧管、第二干簧管、第三干簧管、第四干簧管、第五干簧管、第六干簧管、第七干簧管、第八干簧管、霍尼韦尔数字罗盘和第四PCB电路板；
无线收发部件安装在第四PCB电路板的一侧，微处理芯片安装在第四PCB电路板上表面的中部，第一干簧管、第二干簧管、第三干簧管、第四干簧管、第五干簧管、第六干簧管、第七干簧管、第八干簧管沿圆周方向安装在第四PCB电路板的上表面上，霍尼韦尔数字罗盘安装在第四PCB电路板的上表面上。
本发明所述方法的具体步骤如下：
步骤一、建立直角坐标系，将所述装置水平放置，气流矢量传感器探头一、气流矢量传感器探头二、气流矢量传感器探头三、干簧管四、干簧管五、磁棒一、磁棒二、霍尼韦尔数字罗盘位于x轴方向，干簧管二、干簧管七位于y轴方向；
步骤二、步进电机驱动传感器托架从初始位置沿顺时针旋转，气流矢量传感器二输出电压值UC最大时传感器托架转过的角度为α，其中α<180°，此时气流方向垂直于气流通道上板；
步骤三、步进电机驱动传感器托架继续旋转，再次转动角度β为86°～95°的范围内每间隔1°分别采集输出电压值UC、UL、UR，得出三组数据，每组十个，共三十个；设采集UC输出的数据为UCi，其中i≤10，采集UL输出的数据为ULi，其中i≤10，采集UR输出的数据为URi，其中i≤10，对传感器托架每转动一个角度时对应的三个电压值UC、UL、UR求平均值Si和标准差分别记为
Figure BDA0002361118940000031
和计算公式如公式(1)和公式(2)；
Figure BDA0002361118940000032
公式(1)中
Figure BDA0002361118940000033
表示转动第i个角度时，中间、左侧、右侧输出电压的平均值，UCi表示转动第i个角度时中间位置所对应的电压值，ULi表示转动第i个角度时左侧位置所对应的电压值，URi表示转动第i个角度时右侧位置所对应的电压值，
Figure BDA0002361118940000034
公式(2)中Si表示转动第i个角度时，输出的中间、左侧、右侧位置的电压值的标准差，
(4)计算再次转动的角度β，采用公式(3)：
Figure BDA0002361118940000035
公式(3)中ki为评价标准，η1和η2为系数，满足公式(4)和公式(5)：
Figure BDA0002361118940000036
Figure BDA0002361118940000037
求得10次采样中的ki取最小值时所对应的角度为再次转动的角度β；
步骤四、步进电机带动传感器托架每旋转45°，干簧管和磁棒对传感器托架校正一次，第i次校正角度为εi，顺时针校正为正数，逆时针校正为负数，假设校正n，其中n≤7次，校正角度满足公式(6)：
Figure BDA0002361118940000038
公式(6)中εt表示最终校正角度，最后对气流流向角度预测值
Figure BDA0002361118940000039
进行修正，得到气流流向角度ψ，满足公式(7)：
Figure BDA0002361118940000041
公式(6)计算气流的风速，在传感器托架最后转动86°至95°时，三个气流矢量传感器探头分别采集了十个电压值，从每个探头采集的十个数据中分别选取最小的三个电压值UCj、ULj、URj，其中j≤3，计算均值
Figure BDA0002361118940000042
和方差
Figure BDA0002361118940000043
计算气流输出电压值采用公式(8)：
Figure BDA0002361118940000044
公式(8)中γ1、γ2、γ3分别为权重系数，计算公式分别为公式(9)、公式(10)、公式(11)：
Figure BDA0002361118940000045
Figure BDA0002361118940000046
Figure BDA0002361118940000047
公式(9)、公式(10)、公式(11)中δ1、δ2、δ3分别表示选取的三个最小的电压值在三个样本中求得的方差大小，根据输出电压值计算风速大小V，检测完毕后传感器托架沿瞬时针方向返回初始位置。
进一步的，步骤一中气流矢量检测装置启动后，首先通过霍尼韦尔数字罗盘指向的正方向将托架校正到初始位置；步骤二中比较第一气流矢量传感器探头和第三气流矢量传感器探头输出电压值UL和UR，若UL＞UR，则相对于传感器托架初始位置的气流流向角度预测值
Figure BDA0002361118940000048
为α+90°，若UL＜UR，则相对于传感器托架初始位置的气流流向角度预测值
Figure BDA0002361118940000049
为α+270°。
本发明的有益效果是：本发明将风速风向检测和电机相结合，使得该装置集成度、精确度更高，测量量程；所述的检测方法，利用PWM控制电机，结合数字罗盘的数据信息，以及干簧管的校正，从而确定气流风向，可以使检测的气流方向更加精确；本发明的适用范围为气流较为稳定的层流流场，风速测量范围为0-15m/s。
附图说明
图1是本发明所述装置的分解机构示意图；
图2是传感器托架的结构示意图；
图3是气流矢量传感器探头的结构示意图；
图4是本发明所述装置的空间结构示意图；
图5是本发明所述装置搭建检测系统的硬件电路框图；
图6是采用本发明所述装置检测气流矢量的方法流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种检测气体矢量的装置包括传感器托架1、法兰联轴器2、过孔导电滑环3、步进电机部件4、和底座电路部件5；
传感器托架1通过过孔导电滑环3与底部电路部件5连接，步进电机部件4安装在底部电路部件5上，步进电机部件4通过法兰联轴器2与传感器托架1连接。
本实施方式中传感器托架1与底部电路部件5通过数据线连接，所述数据线穿过过孔导电滑环3。
具体实施方式二：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种检测气体矢量的装置的传感器托架1包括支撑组件、第一气流矢量传感器探头组件、第二气流矢量传感器探头组件、第三气流矢量传感器探头组件、第一磁棒1-11、第二磁棒1-12和托架螺丝柱1-13；
所述第一气流矢量传感器探头组件、所述第二气流矢量传感器探头组件、所述第三气流矢量传感器探头组件呈一字型安装在所述支撑组件的上表面，第一磁棒1-11、第二磁棒1-12、托架螺丝柱1-13安装在所述支撑组件的下表面。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种检测气体矢量的装置的支撑组件包括气流通道上板1-1、气流通道底板1-8、第一侧支架1-9和第二侧支架1-10；
气流通道上板1-1扣装在气流通道底板1-8上组成气流通道，第一侧支架1-9设置在所述气流通道的一侧，第二侧支架1-10设置在所述气流通道的另一侧，第一磁棒1-11竖直安装在第一侧支架1-9的下表面，第二磁棒1-12竖直安装在第二侧支架1-10的下表面，托架螺丝柱1-13竖直安装在气流通道底板1-8的下表面。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种检测气体矢量的装置的第一气流矢量传感器探头组件包括第一气流矢量传感器探头1-2和第一PCB电路板1-3；
第一PCB电路板1-3安装在第一侧支架1-9的上表面上，第一气流矢量传感器探头1-2安装在第一PCB电路板1-3上。其它组成及连接关系与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种检测气体矢量的装置的第二气流矢量传感器探头组件包括第二气流矢量传感器探头1-4和第二PCB电路板1-5；
第二PCB电路板1-5安装在气流通道底板1-8的上表面上，第二气流矢量传感器探头1-4安装在第二PCB电路板1-5上。其它组成及连接关系与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式六：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种检测气体矢量的装置的第三气流矢量传感器探头组件包括第三气流矢量传感器探头1-6和第三PCB电路板1-7；
第三PCB电路板1-7安装在第二侧支架1-10的上表面上，第三气流矢量传感器探头1-6安装在第三PCB电路板1-7上。
第一气流矢量传感器探头1-2、第二气流矢量传感器探头1-4、第三气流矢量传感器探头1-6均包括第一加压电极片6-1、PTC发热片6-2、第二加压电极片6-3、第一插针6-4、第二插针6-5、PT1000型温度传感器6-6、第三插针6-7和第四插针6-8；
第一加压电极片6-1、PTC发热片6-2、第二加压电极片6-3由上至下依次叠加设置，PT1000型温度传感器6-6安装在第一加压电极片6-1的上表面上，第一插针6-4的上端与第二加压电极片6-3连接，第二插针6-5的上端与第一加压电极片6-1连接，第三插针6-7和第四插针6-8均与PT1000型温度传感器6-6连接；
第一加压电极片6-1和第二加压电极片6-3为PTV发热片6-2提供工作电压；
第一气流矢量传感器探头1-2的PT1000型温度传感器6-6通过第三插针6-7和第四插针6-8与第一PCB电路板1-3连接；
第二气流矢量传感器探头1-4的PT1000型温度传感器6-6通过第三插针6-7和第四插针6-8与第二PCB电路板1-5连接；
第三气流矢量传感器探头1-6的PT1000型温度传感器6-6通过第三插针6-7和第四插针6-8与第三PCB电路板1-7连接；
其它组成及连接关系与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式七：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种检测气体矢量的装置的步进电机部件4包括步进电机4-1、第一螺丝柱4-2和第二螺丝柱4-3；
第一螺丝柱4-2和第二螺丝柱4-3对称设置在步进电机4-1的两侧，步进电机4-1通过第一螺丝柱4-2和第二螺丝柱4-3安装在底座电路部件5上，步进电机4-1的转动轴通过法兰联轴器2与托架螺丝柱1-13连接。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式八：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式所述一种检测气体矢量的装置的底座电路部件5包括无线收发部件5-1、微处理芯片5-2、第一干簧管5-3、第二干簧管5-4、第三干簧管5-5、第四干簧管5-6、第五干簧管5-7、第六干簧管5-8、第七干簧管5-9、第八干簧管5-10、霍尼韦尔数字罗盘5-11和第四PCB电路板5-12；
无线收发部件5-1安装在第四PCB电路板5-12的一侧，微处理芯片5-2安装在第四PCB电路板5-12上表面的中部，第一干簧管5-3、第二干簧管5-4、第三干簧管5-5、第四干簧管5-6、第五干簧管5-7、第六干簧管5-8、第七干簧管5-9、第八干簧管5-10沿圆周方向安装在第四PCB电路板5-12的上表面上，霍尼韦尔数字罗盘5-11安装在第四PCB电路板5-12的上表面上。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种检测气体矢量的方法是通过如下步骤实现的：
步骤一、建立直角坐标系5-13，将所述装置水平放置，气流矢量传感器探头一1-2、气流矢量传感器探头二1-4、气流矢量传感器探头三1-6、干簧管四5-6、干簧管五5-7、磁棒一1-11、磁棒二1-12、霍尼韦尔数字罗盘5-11位于x轴方向，干簧管二5-4、干簧管七5-9位于y轴方向；
步骤二、步进电机4-1驱动传感器托架1从初始位置沿顺时针旋转，气流矢量传感器二1-4输出电压值UC最大时传感器托架1转过的角度为α，其中α<180°，此时气流方向垂直于气流通道上板1-1；
步骤三、步进电机4-1驱动传感器托架1继续旋转，再次转动角度β为86°～95°的范围内每间隔1°分别采集输出电压值UC、UL、UR，得出三组数据，每组十个，共三十个；设采集UC输出的数据为UCi，其中i≤10，采集UL输出的数据为ULi，其中i≤10，采集UR输出的数据为URi，其中i≤10，对传感器托架每转动一个角度时对应的三个电压值UC、UL、UR求平均值Si和标准差分别记为
Figure BDA0002361118940000071
和计算公式如公式(1)和公式(2)；
Figure BDA0002361118940000072
公式(1)中
Figure BDA0002361118940000073
表示转动第i个角度时，中间、左侧、右侧输出电压的平均值，UCi表示转动第i个角度时中间位置所对应的电压值，ULi表示转动第i个角度时左侧位置所对应的电压值，URi表示转动第i个角度时右侧位置所对应的电压值，
Figure BDA0002361118940000081
公式(2)中Si表示转动第i个角度时，输出的中间、左侧、右侧位置的电压值的标准差，
(4)计算再次转动的角度β，采用公式(3)：
Figure BDA0002361118940000082
公式(3)中ki为评价标准，η1和η2为系数，满足公式(4)和公式(5)：
Figure BDA0002361118940000083
Figure BDA0002361118940000084
求得10次采样中的ki取最小值时所对应的角度为再次转动的角度β；
步骤四、步进电机带动传感器托架每旋转45°，干簧管和磁棒对传感器托架校正一次，第i次校正角度为εi，顺时针校正为正数，逆时针校正为负数，假设校正n，其中n≤7次，校正角度满足公式(6)：
Figure BDA0002361118940000085
公式(6)中εt表示最终校正角度，最后对气流流向角度预测值
Figure BDA00023611189400000810
进行修正，得到气流流向角度ψ，满足公式(7)：
Figure BDA0002361118940000086
公式(6)计算气流的风速，在传感器托架最后转动86°至95°时，三个气流矢量传感器探头分别采集了十个电压值，从每个探头采集的十个数据中分别选取最小的三个电压值UCj、ULj、URj，其中j≤3，计算均值
Figure BDA0002361118940000087
和方差
Figure BDA0002361118940000088
计算气流输出电压值采用公式(8)：
Figure BDA0002361118940000089
公式(8)中γ1、γ2、γ3分别为权重系数，计算公式分别为公式(9)、公式(10)、公式(11)：
Figure BDA0002361118940000091
Figure BDA0002361118940000092
Figure BDA0002361118940000093
公式(9)、公式(10)、公式(11)中δ1、δ2、δ3分别表示选取的三个最小的电压值在三个样本中求得的方差大小，根据输出电压值计算风速大小V，检测完毕后传感器托架沿瞬时针方向返回初始位置。
具体实施方式十：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式所述一种检测气体矢量的方法的步骤一中气流矢量检测装置启动后，首先通过霍尼韦尔数字罗盘5-11指向的正方向将托架校正到初始位置；步骤二中比较第一气流矢量传感器探头1-2和第三气流矢量传感器探头1-6输出电压值UL和UR，若UL＞UR，则相对于传感器托架初始位置的气流流向角度预测值
Figure BDA0002361118940000094
为α+90°，若UL＜UR，则相对于传感器托架初始位置的气流流向角度预测值
Figure BDA0002361118940000095
为α+270°。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种检测气体矢量的装置，其特征在于：所述一种检测气体矢量的装置包括传感器托架(1)、法兰联轴器(2)、过孔导电滑环(3)、步进电机部件(4)、和底座电路部件(5)；
传感器托架(1)通过过孔导电滑环(3)与底座电路部件(5)连接，步进电机部件(4)安装在底座电路部件(5)上，步进电机部件(4)通过法兰联轴器(2)与传感器托架(1)连接；传感器托架(1)包括支撑组件、第一气流矢量传感器探头组件、第二气流矢量传感器探头组件、第三气流矢量传感器探头组件、第一磁棒(1-11)、第二磁棒(1-12)和托架螺丝柱(1-13)；所述第一气流矢量传感器探头组件、所述第二气流矢量传感器探头组件、所述第三气流矢量传感器探头组件呈一字型安装在所述支撑组件的上表面，第一磁棒(1-11)、第二磁棒(1-12)、托架螺丝柱(1-13)安装在所述支撑组件的下表面；
所述支撑组件包括气流通道上板(1-1)、气流通道底板(1-8)、第一侧支架(1-9)和第二侧支架(1-10)；气流通道上板(1-1)扣装在气流通道底板(1-8)上组成气流通道，第一侧支架(1-9)设置在所述气流通道的一侧，第二侧支架(1-10)设置在所述气流通道的另一侧，第一磁棒(1-11)竖直安装在第一侧支架(1-9)的下表面，第二磁棒(1-12)竖直安装在第二侧支架(1-10)的下表面，托架螺丝柱(1-13)竖直安装在气流通道底板(1-8)的下表面；
所述第一气流矢量传感器探头组件包括第一气流矢量传感器探头(1-2)和第一PCB电路板(1-3)；第一PCB电路板(1-3)安装在第一侧支架(1-9)的上表面上，第一气流矢量传感器探头(1-2)安装在第一PCB电路板(1-3)上；
所述第二气流矢量传感器探头组件包括第二气流矢量传感器探头(1-4)和第二PCB电路板(1-5)；第二PCB电路板(1-5)安装在气流通道底板(1-8)的上表面上，第二气流矢量传感器探头(1-4)安装在第二PCB电路板(1-5)上；
所述第三气流矢量传感器探头组件包括第三气流矢量传感器探头(1-6)和第三PCB电路板(1-7)；第三PCB电路板(1-7)安装在第二侧支架(1-10)的上表面上，第三气流矢量传感器探头(1-6)安装在第三PCB电路板(1-7)上；
步进电机部件(4)包括步进电机(4-1)、第一螺丝柱(4-2)和第二螺丝柱(4-3)；第一螺丝柱(4-2)和第二螺丝柱(4-3)对称设置在步进电机(4-1)的两侧，步进电机(4-1)通过第一螺丝柱(4-2)和第二螺丝柱(4-3)安装在底座电路部件(5)上，步进电机(4-1)的转动轴通过法兰联轴器(2)与托架螺丝柱(1-13)连接；
底座电路部件(5)包括无线收发部件(5-1)、微处理芯片(5-2)、第一干簧管(5-3)、第二干簧管(5-4)、第三干簧管(5-5)、第四干簧管(5-6)、第五干簧管(5-7)、第六干簧管(5-8)、第七干簧管(5-9)、第八干簧管(5-10)、霍尼韦尔数字罗盘(5-11)和第四PCB电路板(5-12)；无线收发部件(5-1)安装在第四PCB电路板(5-12)的一侧，微处理芯片(5-2)安装在第四PCB电路板(5-12)上表面的中部，第一干簧管(5-3)、第二干簧管(5-4)、第三干簧管(5-5)、第四干簧管(5-6)、第五干簧管(5-7)、第六干簧管(5-8)、第七干簧管(5-9)、第八干簧管(5-10)沿圆周方向安装在第四PCB电路板(5-12)的上表面上，霍尼韦尔数字罗盘(5-11)安装在第四PCB电路板(5-12)的上表面上。
2.根据权利要求1所述的一种检测气体矢量的装置进行检测气体矢量的方法，其特征在于：所述方法是通过如下步骤实现的：
步骤一、建立直角坐标系(5-13)，将所述装置水平放置，第一气流矢量传感器探头(1-2)、第二气流矢量传感器探头(1-4)、第三气流矢量传感器探头(1-6)、第四干簧管(5-6)、第五干簧管(5-7)、第一磁棒(1-11)、第二磁棒(1-12)、霍尼韦尔数字罗盘(5-11)位于x轴方向，第二干簧管(5-4)、第七干簧管(5-9)位于y轴方向；
步骤二、步进电机(4-1)驱动传感器托架(1)从初始位置沿顺时针旋转，第二气流矢量传感器探头(1-4)输出电压值UC最大时传感器托架(1)转过的角度为α，其中α<180°，此时气流方向垂直于气流通道上板(1-1)；
步骤三、步进电机(4-1)驱动传感器托架(1)继续旋转，再次转动角度β为86°～95°的范围内每间隔1°分别采集输出电压值UC、UL、UR，得出三组数据，每组十个，共三十个；设采集UC输出的数据为UCi，其中i≤10，采集UL输出的数据为ULi，其中i≤10，采集UR输出的数据为URi，其中i≤10，对传感器托架每转动一个角度时对应的三个电压值UC、UL、UR求平均值
Figure FDA0003391898680000021
和标准差Si，计算公式如公式(1)和公式(2)；
Figure FDA0003391898680000022
公式(1)中
Figure FDA0003391898680000023
表示转动第i个角度时，中间、左侧、右侧输出电压的平均值，UCi表示转动第i个角度时中间位置所对应的电压值，ULi表示转动第i个角度时左侧位置所对应的电压值，URi表示转动第i个角度时右侧位置所对应的电压值，
Figure FDA0003391898680000024
公式(2)中Si表示转动第i个角度时，输出的中间、左侧、右侧位置的电压值的标准差，
(4)计算再次转动的角度β，采用公式(3)：
Figure FDA0003391898680000025
公式(3)中ki为评价标准，η1和η2为系数，满足公式(4)和公式(5)：
Figure FDA0003391898680000031
Figure FDA0003391898680000032
求得10次采样中的ki取最小值时所对应的角度为再次转动的角度β；
步骤四、步进电机带动传感器托架每旋转45°，干簧管和磁棒对传感器托架校正一次，第i次校正角度为εi，顺时针校正为正数，逆时针校正为负数，假设校正n，其中n≤7次，校正角度满足公式(6)：
Figure FDA0003391898680000033
公式(6)中εt表示最终校正角度，最后对气流流向角度预测值
Figure FDA0003391898680000034
进行修正，得到气流流向角度ψ，满足公式(7)：
Figure FDA0003391898680000035
公式(6)计算气流的风速，在传感器托架最后转动86°至95°时，三个气流矢量传感器探头分别采集了十个电压值，从每个探头采集的十个数据中分别选取最小的三个电压值UCj、ULj、URj，其中j≤3，计算均值
Figure FDA0003391898680000036
和方差
Figure FDA0003391898680000037
计算气流输出电压值采用公式(8)：
Figure FDA0003391898680000038
公式(8)中γ1、γ2、γ3分别为权重系数，计算公式分别为公式(9)、公式(10)、公式(11)：
Figure FDA0003391898680000039
Figure FDA00033918986800000310
Figure FDA00033918986800000311
公式(9)、公式(10)、公式(11)中δ1、δ2、δ3分别表示选取的三个最小的电压值在三个样本中求得的方差大小，根据输出电压值计算风速大小V，检测完毕后传感器托架沿顺时针方向返回初始位置。
3.根据权利要求2所述一种检测气体矢量的方法，其特征在于：步骤一中检测气体矢量的装置启动后，首先通过霍尼韦尔数字罗盘(5-11)指向的正方向将传感器托架校正到初始位置；步骤二中比较第一气流矢量传感器探头(1-2)和第三气流矢量传感器探头(1-6)输出电压值UL和UR，若UL＞UR，则相对于传感器托架初始位置的气流流向角度预测值
Figure FDA0003391898680000041
为α+90°，若UL＜UR，则相对于传感器托架初始位置的气流流向角度预测值
Figure FDA0003391898680000042
为α+270°。
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