CN113008309A - 一种手持测风测温装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种手持测风测温装置和方法，所述装置包括风向测量模块、风速测量模块、封为测量模块、气温测量模块、微处理器和显示屏。所述风向测量模块由风向传感器组成，所述风向传感器的感应组件为风向标，所述风向标由风向杆和风压板组成，所述风向标刚体主轴下端连接有用于角度变换的光电码盘。本本发明体用的为一种风向风速测量、气温测量、方位测量于一体的装置，可在陆地上、运动着的船只或者搭载在其他载体上进行测量，并能够随时求解出真风向和真风速；还可以测量出运动载体的运动方向、目标物坐在方位以及现场气温，是一种便携式的手持测风测温装置。

Description

一种手持测风测温装置和方法
技术领域
本发明属于风测量技术领域，具体涉及一种手持测风测温装置和方法。
背景技术
常规测风仪器只是对风速和风向进行直接测量，在陆地或静止载体上测得的为真风速和真风向，但是在运动载体如移动的船只上，由于受到载体移动速度和方向对所测风速和风向的影响，所测得的数据只是合成量，所以求解实际真风速和真风向对气象测量具有重要意义。
发明内容
本发明针对上述缺陷，提供一种风向风速测量、气温测量、方位测量于一体的，可在陆地上、运动着的船只或者搭载在其他载体上进行测量，并能够随时求解出真风向和真风速，还可以测量出运动载体的运动方向、目标物坐在方位以及现场气温的手持测风测温装置和方法。
本发明提供如下技术方案：一种手持测风测温装置，所述装置包括风向测量模块、风速测量模块、封为测量模块、气温测量模块、微处理器和显示屏。
进一步地，所述风向测量模块由风向传感器组成，所述风向传感器的感应组件为风向标，所述风向标由风向杆和风压板组成，所述风向标刚体主轴下端连接有用于角度变换的光电码盘。
进一步地，所述风向标的用于角度变换的光电码盘采用7位格雷码光电码盘。
进一步地，所述风速测量模块由风速传感器组成，所述风速传感器为三杯式结构，所述风速传感器包括第一宝石轴承、第二宝石轴承和风速主轴，所述风速主轴由第一宝石轴承和第二宝石轴承支撑，所述风速主轴上端装有互成120°的三杯组，所述风速主轴下端装有四齿叶片。
进一步地，所述方位测量模块由方位传感器组成，所述方位传感器安装于第一宝石轴承和第二宝石轴承上。
进一步地，所述温度测量模块为NTC半导体温度传感器，所述NTC半导体温度传感器将测量所在温度值下的电压值直接经A/D转换后传输给所述微处理器。
进一步地，所述微处理器包括开关控制键、用于整形所述风速传感器输出的频率量的反向器、用于将所述风向传感器和所述方位传感器输出的7位格雷码转变为串行码的并/串转换芯片、用于将所述温度传感器输出的电压模拟值和检测到的电源电压值进行A/D转换的A/D转换模块、用于显示检测结果的液晶显示器、用于进行数据处理和分析的单片机CPU。
本申请还提供利用上述手持测风测温装置的测风测温方法，包括以下步骤：
S1：按下开关控制键，开启所述装置进行测量，当所述风向标随风转动时，通过与其刚体连接的主轴带动下端光电码盘旋转，固定的微型角位移变换器产生与风向对应的7位格雷码，并由并/串转换芯片及时送到单片机的串行口；
S2：当旋转架随风旋转时，轴带动下方叶片旋转，所述风速传感器下端的齿状叶片在光电开关的光路中不断切割光束，从而送出与风速成正比的脉冲量；所述风速传感器输出的脉冲信号经所述反相器求解出真风速；
S3：所述方位传感器在磁力的驱动下自由旋转，得到7位格雷码，再经并/串转换芯片转变为串行码送给所述单片机CPU的另一串口；
S4：所述温度测量模块对所测环境温度下的电压模拟值经过所述A/D转换模块进行A/D转换后传递给所述单片机CPU，并检测所通电源的电压值经过所述A/D转换模块进行A/D转换后传递给所述单片机CPU；
S5：所述单片机CPU进行风向、风速、方位和温度的计算并将计算结果传递给所述液晶显示器显示所述计算结果。
进一步地，所述S2步骤中求解真风向时将风向随时将风向传感器的相对风向与方位值合作为真风向，每次取样为瞬时风向，将2min内取60个真风向的矢量分量进行合成，得到2min的真风向。
进一步地，所述S2步骤中求解真风速时将2s的平均风速记为瞬时风速，将2min内取60个瞬时风速取平均值计为2min平均风速。
本发明的有益效果为：
1、本发明提供的装置和方法解决了在动、静载体上进行真风向、真风速的自动测量问题。使用方便，可随时携带测量，并能实时显示测量数据。
2、本发明提供的装置为一种风向风速测量、气温测量、方位测量于一体的装置，可在陆地上、运动着的船只或者搭载在其他载体上进行测量，并能够随时求解出真风向和真风速；还可以测量出运动载体的运动方向、目标物坐在方位以及现场气温，是一种便携式的手持测风测温装置。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明提供的手持测风测温装置结构示意图；
图2为本发明提供的手持测风测温装置的微处理器结构示意图。
具体实施例方式
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。
实施例1
本实施例提供如图1所示的一种手持测风测温装置，装置包括风向测量模块、风速测量模块、封为测量模块、气温测量模块、微处理器和显示屏。
其中，风向测量模块由风向传感器组成，风向传感器的感应组件为风向标，风向标由风向杆和风压板组成，风向标刚体主轴下端连接有用于角度变换的光电码盘。
风向标的用于角度变换的光电码盘采用7位格雷码光电码盘。
风速测量模块由风速传感器组成，风速传感器为三杯式结构，将风速线性地变换成旋转架的转速。，风速传感器包括第一宝石轴承、第二宝石轴承和风速主轴，风速主轴由第一宝石轴承和第二宝石轴承支撑，风速主轴上端装有互成120°的三杯组，风速主轴下端装有四齿叶片。
方位测量模块由方位传感器组成，方位传感器借助地磁力来确定地理北极，以两根相平行的磁条安装在微型角位移变换器的顶端，方位传感器安装于第一宝石轴承和第二宝石轴承上，在磁力的驱动下自由旋转，得到7位格雷码，再经并/串转换电路转变为串行码传输给微处理器的另一串口。微处理器中的单片机可随时采集与地磁北极相对应的数码，经处理给出方位。该方位可以单独显示，也可以用于求解风向和风速。
温度测量模块为NTC半导体温度传感器，是一种热敏电阻，该传感器电阻值随温度上升而迅速下降，传感器电压温度系数是常数，NTC半导体温度传感器将测量所在温度值下的电压值直接经A/D转换后传输给微处理器。
微处理器包括开关控制键、用于整形风速传感器输出的频率量的反向器、用于将风向传感器和方位传感器输出的7位格雷码转变为串行码的并/串转换芯片、用于将温度传感器输出的电压模拟值和检测到的电源电压值进行A/D转换的A/D转换模块、用于显示检测结果的液晶显示器、用于进行数据处理和分析的单片机CPU。
实施例2
本实施例提供利用实施例1的手持测风测温装置的测风测温方法，包括以下步骤：
S1：按下开关控制键，开启装置进行测量，当风向标随风转动时，通过与其刚体连接的主轴带动下端光电码盘旋转，固定的微型角位移变换器产生与风向对应的7位格雷码，并由并/串转换芯片及时送到单片机的串行口；
S2：当旋转架随风旋转时，轴带动下方叶片旋转，风速传感器下端的齿状叶片在光电开关的光路中不断切割光束，从而送出与风速成正比的脉冲量；风速传感器输出的脉冲信号经反相器求解出真风速；
S3：方位传感器在磁力的驱动下自由旋转，得到7位格雷码，再经并/串转换芯片转变为串行码送给单片机CPU的另一串口；
S4：温度测量模块对所测环境温度下的电压模拟值经过A/D转换模块进行A/D转换后传递给单片机CPU，并检测所通电源的电压值经过A/D转换模块进行A/D转换后传递给单片机CPU；
S5：单片机CPU进行风向、风速、方位和温度的计算并将计算结果传递给液晶显示器显示计算结果。
其中，S2步骤中求解真风向时将风向随时将风向传感器的相对风向与方位值合作为真风向，每次取样为瞬时风向，将2min内取60个真风向的矢量分量进行合成，得到2min的真风向。
其中，S2步骤中求解真风速时将2s的平均风速记为瞬时风速，将2min内取60个瞬时风速取平均值计为2min平均风速。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。
所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种手持测风测温装置，其特征在于，所述装置包括风向测量模块、风速测量模块、封为测量模块、气温测量模块、微处理器和显示屏。
2.根据权利要求1所述的一种手持测风测温装置，其特征在于，所述风向测量模块由风向传感器组成，所述风向传感器的感应组件为风向标，所述风向标由风向杆和风压板组成，所述风向标刚体主轴下端连接有用于角度变换的光电码盘。
3.根据权利要求2所述的一种手持测风测温装置，其特征在于，所述风向标的用于角度变换的光电码盘采用7位格雷码光电码盘。
4.根据权利要求1所述的一种手持测风测温装置，其特征在于，所述风速测量模块由风速传感器组成，所述风速传感器为三杯式结构，所述风速传感器包括第一宝石轴承、第二宝石轴承和风速主轴，所述风速主轴由第一宝石轴承和第二宝石轴承支撑，所述风速主轴上端装有互成120°的三杯组，所述风速主轴下端装有四齿叶片。
5.根据权利要求4所述的一种手持测风测温装置，其特征在于，所述方位测量模块由方位传感器组成，所述方位传感器安装于第一宝石轴承和第二宝石轴承上。
6.根据权利要求1所述的一种手持测风测温装置，其特征在于，所述温度测量模块为NTC半导体温度传感器，所述NTC半导体温度传感器将测量所在温度值下的电压值直接经A/D转换后传输给所述微处理器。
7.根据权利要求1所述的一种手持测风测温装置，其特征在于，所述微处理器包括开关控制键、用于整形所述风速传感器输出的频率量的反向器、用于将所述风向传感器和所述方位传感器输出的7位格雷码转变为串行码的并/串转换芯片、用于将所述温度传感器输出的电压模拟值和检测到的电源电压值进行A/D转换的A/D转换模块、用于显示检测结果的液晶显示器、用于进行数据处理和分析的单片机CPU。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种手持测风测温装置的测风测温方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按下开关控制键，开启所述装置进行测量，当所述风向标随风转动时，通过与其刚体连接的主轴带动下端光电码盘旋转，固定的微型角位移变换器产生与风向对应的7位格雷码，并由并/串转换芯片及时送到单片机的串行口；
S2：当旋转架随风旋转时，轴带动下方叶片旋转，所述风速传感器下端的齿状叶片在光电开关的光路中不断切割光束，从而送出与风速成正比的脉冲量；所述风速传感器输出的脉冲信号经所述反相器求解出真风速；
S3：所述方位传感器在磁力的驱动下自由旋转，得到7位格雷码，再经并/串转换芯片转变为串行码送给所述单片机CPU的另一串口；
S4：所述温度测量模块对所测环境温度下的电压模拟值经过所述A/D转换模块进行A/D转换后传递给所述单片机CPU，并检测所通电源的电压值经过所述A/D转换模块进行A/D转换后传递给所述单片机CPU；
S5：所述单片机CPU进行风向、风速、方位和温度的计算并将计算结果传递给所述液晶显示器显示所述计算结果。
9.根据权利要求8的一种手持测风测温装置的测风测温方法，其特征在于，所述S2步骤中求解真风向时将风向随时将风向传感器的相对风向与方位值合作为真风向，每次取样为瞬时风向，将2min内取60个真风向的矢量分量进行合成，得到2min的真风向。
10.根据权利要求8的一种手持测风测温装置的测风测温方法，其特征在于，所述S2步骤中求解真风速时将2s的平均风速记为瞬时风速，将2min内取60个瞬时风速取平均值计为2min平均风速。
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