CN113471659A - 一种获取地面到低空三维风场的声雷达天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种获取地面到低空三维风场的声雷达天线，包括机体、横杆、竖杆、若干换能装置、驱动机构；所述机体为内部中空的方形结构，所述机体相对的两侧分别设有滑孔，所述横杆的两端和竖杆的两端分别对应设置于所述滑孔内；所述驱动机构包括活动件和驱动所述活动件运转的驱动装置，所述活动件包括固定部和活动部，所述活动部分别对应所述横杆的两侧和竖杆的两侧设置，所述活动部上设有电磁铁；所述横杆的两侧和竖杆的两侧对应所述电磁铁磁吸连接的金属块；所述横杆与竖杆交叉设置，所述换能装置滑动设置于所述横杆与竖杆的交叉处；本发明具有天线可根据不同测量高度进行调整、天线中换能器之间间距自动调节、提高测量精度的优点。

Description

一种获取地面到低空三维风场的声雷达天线
技术领域
本发明属于声雷达天线领域，具体涉及一种获取地面到低空三维风场的声雷达天线。
背景技术
在低空三维风场的探测中，常用的手段有测风塔、风廓线雷达、激光雷达、声雷达等。测风塔由于安装复杂，高度受限，一般只用于固定点位置安装测试。风廓线雷达属于无线电雷达，其发射信号的频率有可能受电磁环境的干扰，且其在靠近地面的高度范围内探测精度受到地物杂波等的影响而降低，局限性较大。激光雷达是使用激光来进行风速的探测，其探测结果受能见度的影响较大。风廓线雷达和激光雷达由于传播速度快，在近地面测试盲区大(一般大于50m高度)，无法进行很好的测量。
发明内容
本发明针对以上所述的不足，提供一种天线可根据不同测量高度进行调整、天线中换能器之间间距自动调节、提高测量精度的获取地面到低空三维风场的声雷达天线。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种获取地面到低空三维风场的声雷达天线,包括机体、滑动设置于所述机体内的横杆、滑动设置于所述机体内的竖杆、滑动设置于所述横杆和竖杆上的若干换能装置、驱动所述横杆和竖杆滑动的驱动机构；所述机体为内部中空的方形结构，所述机体相对的两侧分别设有滑孔，所述横杆的两端和竖杆的两端分别对应设置于所述滑孔内；所述驱动机构为多个，分别对应所述横杆的两侧和竖杆的两侧设置，所述驱动机构包括活动件和驱动所述活动件运转的驱动装置，所述活动件包括固定部和滑动设置于所述固定部上的活动部，所述活动部分别对应所述横杆的两侧和竖杆的两侧设置，所述活动部上设有电磁铁；所述横杆的两侧和竖杆的两侧对应所述活动部设有与所述电磁铁磁吸连接的金属块；所述横杆与竖杆分别为多根，所述横杆与竖杆交叉设置，所述换能装置滑动设置于所述横杆与竖杆的交叉处。
作为上述技术方案的进一步改进：
还包括固定装置；所述固定装置包括固定板和驱动所述固定板滑动的伸缩机构；所述机体对应所述固定板设有滑槽，所述固定板对应滑槽设有滑块；所述固定板对应所述横杆和竖杆设置，所述固定板对应所述横杆和竖杆设有防滑部；所述伸缩机构的固定端固定在所述机体上，所述伸缩机构的活动端固定连接在所述固定板上。
所述伸缩机构为电动伸缩杆；所述防滑部为均匀波浪状；所述横杆和竖杆对应所述防滑部设有圆形卡块。
所述换能装置包括调节块和固定连接于所述调节块上的换能器。
所述活动件为滚珠丝杆；所述驱动装置为伺服电机。
所述金属块分别滑动设置于所述横杆和竖杆内，所述金属块为铁块或铁合金。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明通过驱动机构驱动横杆和竖杆在机体的滑孔中滑动，对换能器之间间距的调节，从而实现对天线的调节，可以根据不同的测量高度调节换能器之间的间距，使得天线对地面到低空三维风场的风速测量更准确，提升测量的精度；通过固定装置对横杆和竖杆的固定，有效防止横杆和竖杆在测量时滑孔中滑动；通过将防滑部设置为均匀波浪状，实现换能器之间的间距在固定时保持不变，从而保证测量时的精度。
附图说明
图1为本发明的第一种实施方式结构示意图。
图2为本发明中换能装置的结构示意图。
图3为本发明中横杆或竖杆与活动件的固定部配合的结构示意图。
图4为本发明中横杆与固定板配合的第一种实施方式结构示意图。
图5为本发明中横杆与固定板配合的第二种实施方式结构示意图。
图6为本发明的第二种实施方式结构示意图。
图中：1、机体；2、横杆；3、竖杆；4、换能装置；5、驱动机构；6、固定装置；7、控制部；11、滑孔；21、金属块；41、滑块；42、换能器；51、活动件；52、驱动装置；53、固定部；54、活动部；55、电磁铁；61、固定板；62、伸缩机构；63、防滑部。
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。
本发明中各实施例的技术方案可进行组合，实施例中的技术特征亦可进行组合形成新的技术方案。
请参阅图1至图6所示，本发明提供如下技术方案：一种获取地面到低空三维风场的声雷达天线，包括机体1、滑动设置于所述机体1内的横杆2、滑动设置于所述机体1内的竖杆3、滑动设置于所述横杆2和竖杆3上的若干换能装置4、驱动所述横杆2和竖杆3滑动的驱动机构5；所述机体1为内部中空的方形结构，所述机体1相对的两侧分别设有滑孔11，所述横杆2的两端和竖杆3的两端分别对应设置于所述滑孔11内；所述驱动机构5为多个，优选为4个，分别对应所述横杆2的两侧和竖杆3的两侧设置，所述驱动机构5包括活动件51和驱动所述活动件51运转的驱动装置52，所述活动件51包括固定部53和滑动设置于所述固定部53上的活动部54，所述活动部54分别对应所述横杆2的两侧和竖杆3的两侧设置，所述活动部54上设有电磁铁55；所述横杆2的两侧和竖杆3的两侧对应所述活动部54设有与所述电磁铁磁55吸连接的金属块21；所述横杆2与竖杆3分别为多根，一般设置4根以上，优选横杆2为8根，竖杆为8根，横杆2和竖杆3的数量可以根据不同场地的测量要求进行增加或减少；所述横杆2与竖杆3交叉设置，所述换能装置4滑动设置于所述横杆2与竖杆3的交叉处，从而通过横杆2和竖杆3实现对换能装置的调节。
还包括固定装置6；所述固定装置6包括固定板61和驱动所述固定板61滑动的伸缩机构62；所述机体1对应所述固定板61设有滑槽，所述固定板61对应滑槽设有滑块；所述固定板61对应所述横杆2和竖杆3设置，所述固定板61对应所述横杆2和竖杆3设有防滑部63；所述伸缩机构62的固定端固定在所述机体1上，所述伸缩机构62的活动端固定连接在所述固定板61上。所述固定板61可以为对应横杆2两侧和竖杆3两侧的四块，也可为组成方框结构的整块，优选整块，此时伸缩机构62可以选择为2个以上，两个时为角对称设置。
还包括控制部7，控制部7与驱动机构5和固定装置6电性连接，从而实现驱动机构5和固定装置6的自动控制。控制部7可以为单片机控制，如单片机AT89C52等。
所述滑孔11也可选择为盲孔，此时驱动机构5、固定装置6对应横杆2和横杆3设置于机体1的内侧。这样设置可减少外界环境对天线调节时的影响。
所述伸缩机构62为电动伸缩杆；所述防滑部63为均匀波浪状；所述横杆2和竖杆3对应所述防滑部63设有圆形卡块。；所述防滑部63为均匀锯齿波状；所述横杆2和竖杆3对应所述防滑部63设有三角状卡块。电动伸缩杆优选高博世TG系列-700电动推杆。通过均匀的波浪状和均匀锯齿状，可以有效的将横杆2和竖杆3卡在指定的位置。
所述换能装置4包括调节块41和固定连接于所述调节块41上的换能器42。所述调节块41上设有供横杆2和竖杆3穿过的通孔。通过调节块41可以实现调节块41在横杆2和竖杆3之间滑动，从而调节换能器42之间的距离。换能器42优选为具有收发可逆特性的压电陶瓷换能器，也可选择鼎实DS系列的换能器。
所述活动件51为滚珠丝杆；所述驱动装置52为伺服电机。所述驱动装置52也可选择为步进电机。滚珠丝杆为TBI滚珠丝杆或者滚珠丝杠副SFU1204/1605。
所述金属块21分别滑动设置于所述横杆2和竖杆3内，所述金属块21为铁块或铁合金。横杆2和竖杆3对应金属块21设有滑孔，滑孔内设有弹性件连接金属块21，当电磁铁55通电磁化后经过横杆2或竖杆3时，金属块21会与电磁铁55磁吸连接，从而带动横杆2或竖杆3移动，带动横杆2或竖杆3到指定位置。
实施例1：
本发明的工作原理：
根据测量的需要向控制部7设定的换能器42之间的间隔，控制部7控制驱动机构5中的驱动装置52驱动活动件51运转，活动件51上的活动部54沿固定部53滑动，同时控制部7控制活动部54上的电磁铁55磁吸横杆2上对应电磁铁55方向设置的金属块21，从而实现活动部54带动横杆2沿滑孔11中滑动，通过驱动装置52采用步进电机或舵机，从而实现横杆2之间间距的符合设定值，保证换能器42之间的横向间距符合设定要求；调节横杆2时从滑孔11的一侧开始调节，直到另一侧；待横杆2之间的间距调整好后，控制部7控制固定装置6的伸缩机构62带动固定板61通过防滑部63将横杆2固定；
待横杆2固定好之后，再调节竖杆3之间的间距，竖杆3的调节方式和横杆2的调节方式一样，待竖杆3之间的间距调整好后，控制部7控制固定板61的防滑部63进行固定，从而完成天线的调整。根据测量不同的高度，可以对换能器42之间间距进行不同的调整，从而可以使天线对该高度的测量更加准确，保证测量精度。
实施例2：
实施例2与实施例1的区别在于，驱动机构5和固定装置6安装于机体内部，滑孔11也可以设置为盲孔。可以减少外界环境对天线调节时的影响；同时固定板61连接成为一个整体，可以节省伸缩机构62的使用数量，待横杆2和竖杆3调节好之后，再对横杆2和竖杆3进行固定，从而实现对天线的调整。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种获取地面到低空三维风场的声雷达天线，其特征在于：包括机体(1)、滑动设置于所述机体(1)内的横杆(2)、滑动设置于所述机体(1)内的竖杆(3)、滑动设置于所述横杆(2)和竖杆(3)上的若干换能装置(4)、驱动所述横杆(2)和竖杆(3)滑动的驱动机构(5)；所述机体(1)为内部中空的方形结构，所述机体(1)相对的两侧分别设有滑孔(11)，所述横杆(2)的两端和竖杆(3)的两端分别对应设置于所述滑孔(11)内；所述驱动机构(5)为多个，分别对应所述横杆(2)的两侧和竖杆(3)的两侧设置，所述驱动机构(5)包括活动件(51)和驱动所述活动件(51)运转的驱动装置(52)，所述活动件(51)包括固定部(53)和滑动设置于所述固定部(53)上的活动部(54)，所述活动部(54)分别对应所述横杆(2)的两侧和竖杆(3)的两侧设置，所述活动部(54)上设有电磁铁(55)；所述横杆(2)的两侧和竖杆(3)的两侧对应所述活动部(54)设有与所述电磁铁磁(55)吸连接的金属块(21)；所述横杆(2)与竖杆(3)分别为多根，所述横杆(2)与竖杆(3)交叉设置，所述换能装置(4)滑动设置于所述横杆(2)与竖杆(3)的交叉处。
2.根据权利要求1所述的获取地面到低空三维风场的声雷达天线，其特征在于：还包括固定装置(6)；所述固定装置(6)包括固定板(61)和驱动所述固定板(61)滑动的伸缩机构(62)；所述机体(1)对应所述固定板(61)设有滑槽，所述固定板(61)对应滑槽设有滑块；所述固定板(61)对应所述横杆(2)和竖杆(3)设置，所述固定板(61)对应所述横杆(2)和竖杆(3)设有防滑部(63)；所述伸缩机构(62)的固定端固定在所述机体(1)上，所述伸缩机构(62)的活动端固定连接在所述固定板(61)上。
3.根据权利要求2所述的获取地面到低空三维风场的声雷达天线，其特征在于：所述伸缩机构(62)为电动伸缩杆；所述防滑部(63)为均匀波浪状；所述横杆(2)和竖杆(3)对应所述防滑部(63)设有圆形卡块。
4.根据权利要求3所述的获取地面到低空三维风场的声雷达天线，其特征在于：所述换能装置(4)包括调节块(41)和固定连接于所述调节块(41)上的换能器(42)。
5.根据权利要求4所述的获取地面到低空三维风场的声雷达天线，其特征在于：所述活动件(51)为滚珠丝杆；所述驱动装置(52)为伺服电机。
6.根据权利要求5所述的获取地面到低空三维风场的声雷达天线，其特征在于：所述金属块(21)分别滑动设置于所述横杆(2)和竖杆(3)内，所述金属块(21)为铁块或铁合金。
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