CN115656552A - 一种基于光纤光栅的风向传感器及风向测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于光纤光栅的风向传感器及风向测量方法，所述传感器包括：底座；分区定向磁铁盘，固定连接在底座上，等角度地设置8个分区定向磁铁；定位盘，底部设有8个定位磁铁，沿圆心对称设置两个从动柱；旋转盘，圆心对称设置两个弧形通孔；磁铁盘，划分为8个相等的扇形风区；风向标，通过连杆固定连接磁铁盘；悬臂梁，设置在底座上。所述方法包括：不同磁场强度的风区磁铁对悬臂梁产生的应力不同，光纤光栅传感器将不同的应力变化转化为布拉格波长变化，根据布拉格波长差确定相应的风向。本发明的测量结果不受环境影响，同时测量精度更高。

Description

一种基于光纤光栅的风向传感器及风向测量方法

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于光纤光栅的风向传感器及风向测量方法。

背景技术

风向传感器是微气象监测技术的一个重要部分，被广泛应用于气象、海洋、环境、农业、林业、水利、电力、科研等领域。传统风向传感器多为电子式传感器，但在面对特殊环境时无法保证测量的准确性。例如在强电磁电场环境下会存在电磁干扰的问题，在面积大的环境下存在无法长期实时在线监测的问题，在温度变化快的环境下会出现温度漂移大的问题。同时，现有的光纤光栅风向传感器存在占用波长范围广，测量精度低的问题。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种基于光纤光栅的风向传感器，以解决现有风向传感器测量结果易受环境影响且测量精度低的问题。

本发明的一个方面提供了一种基于光纤光栅的风向传感器，包括：

底座；

分区定向磁铁盘，通过一个或多个连杆固定连接在所述底座上，所述分区定向磁铁盘上沿圆周等角度地设置8个分区定向磁铁；

定位盘，所述定位盘的中心通过转轴连接所述分区定向磁铁盘的中心，所述定位盘的底部设有8个定位磁铁，每个定位磁铁的位置与各分区定向磁铁的位置对应；所述定位盘上沿圆心对称设置两个从动柱；

旋转盘，所述旋转盘的中心通过转轴连接所述定位盘的中心，所述旋转盘沿圆心对称设置两个弧形通孔，两个所述从动柱一一对应地穿插设置在两个弧形通孔中，所述从动柱在所述弧形通孔中的可转动角度为45°；

磁铁盘，所述磁铁盘的中心通过连杆固定连接所述旋转盘的中心，所述磁铁盘划分为8个相等的扇形风区，每个扇形风区对应一个风向；每个扇形风区内设置风区磁铁；

风向标，通过连杆固定连接所述磁铁盘，用于在风力作用下带动所述磁铁盘和所述旋转盘同步转动；

悬臂梁，竖直设置在所述底座上，所述悬臂梁的顶部设有感应磁铁，所述感应磁铁抵近所述磁铁盘，并设置各扇形风区中风区磁铁对所述感应磁铁的作用强度互不相同；所述悬臂梁的底部设有光纤光栅传感器，所述感应磁铁在不同所述风区磁铁作用下牵引所述悬臂梁发生形变，所述光纤光栅传感器将所述悬臂梁受到的应力变化转化为布拉格波长变化，通过检测反射光的波长确定布拉格波长，将布拉格波长变化量转换为所述感应磁铁受到的感应磁场强度，根据所述感应磁场强度确定对所述感应磁铁产生作用的风区磁铁以及所属扇形风区，并确定当前风向。

在一些实施例中，所述风区磁铁分别抵近设置在各扇形风区之间边界线的一侧。

在一些实施例中，所述风区磁铁沿同一半径圆周设置，相邻的风区磁铁之间的磁场强度不相同，并一一对应每个扇形风区。

在一些实施例中，所述磁铁盘按照不同的半径设置各扇形分区，形成8个不同半径的凸台；所述风区磁铁磁场强度相同，并分别设置在各凸台的一侧。

在一些实施例中，所述风区磁铁设置在各扇形分区中心线上，各扇形分区之间的边界线上还设有辅助判定磁铁，所述风区磁铁与所述辅助判定磁铁在同一半径的圆周上，相邻的所述风区磁铁与所述辅助判定磁铁之间的磁场强度不相同。

在一些实施例中，8个相等的扇形风区分别对应东风、西风、南风、北风、东南风、东北风、西南风和西北风。

在一些实施例中，所述悬臂梁两侧对应位置各设有一个光纤光栅传感器，将两个光纤光栅传感器检测到的布拉格波长作差得到布拉格波长差，将所述布拉格波长差转换为所述感应磁铁受到的感应磁场强度，根据所述感应磁场强度确定对所述感应磁铁产生作用的风区磁铁以及所属扇形风区，并确定当前风向。

在一些实施例中，还包括：数据处理器，所述数据处理器通过Wifi模块、zigbee模块和/或蓝牙模块连接所述悬臂梁上的光纤光栅传感器，对收集到的两个光纤光栅传感器的布拉格波长进行处理。

本发明的另一方面提供了一种于基于光纤光栅的风向传感器的风向测量方法，其特征在于，所述方法包括：

获取悬臂梁上两个光纤光栅传感器之间布拉格波长差与风向的对应关系；

将所述基于光纤光栅的风向传感器放置在待测环境下，监测悬臂梁上两个光纤光栅传感器的布拉格波长差，根据监测到的所述布拉格波长差实时确定所述待测环境的风向。

在一些实施例中，获取布拉格波长差与风向的对应关系之前，还包括：

将所述基于光纤光栅的风向传感器设置在待测环境中，并将所述悬臂梁沿标定方向设置，以使检测过程中，所述悬臂梁上感应磁铁检测的扇形风区的方向与待测环境中的风向一致；

检测各扇形风区中风区磁铁对所述悬臂梁上所述感应磁铁作用下，所述悬臂梁上两个光纤光栅传感器之间布拉格波长差，以建立所述布拉格波长差与风向的对应关系。

本发明的有益效果至少是：

本发明所述基于光纤光栅的风向传感器及风向测量方法，将风区的变化转化为不同磁场强度磁铁对悬臂梁产生的应力的变化，悬臂梁上的两个光纤光栅传感器将受到的应力变化转化为布拉格波长变化，根据两个光纤光栅传感器的布拉格波长差确定测量环境的风向。将对风向的测量转化为对布拉格波长变化的测量，提高了测量的便利性。

进一步地，旋转盘上的两个弧形通孔可以保证风向标在同一风区转动时，磁铁盘不会发生旋转，从而光纤光纤光栅传感器的布拉格波长差在一确定值保持不变，提高了风向测量时的准确性。

进一步地，光纤光栅传感器具有抗干扰、灵敏度高、空间分辨率高、耐腐蚀的特点，所以本发明基于光纤光栅的风向传感器在复杂的环境下也能够准确地测量出风向。

进一步地，将两个光纤光栅传感器布拉格波长值作差，消除了温度变化引起的布拉格波长漂移，解决了交叉敏感问题。

进一步地，本发明基于光纤光栅的风向传感器结构简单可靠，易于安装，体积小且重量轻，能够有效节约成本。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本发明一实施例所述基于光纤光栅的风向传感器。

图2为本发明一实施例所述磁铁盘的结构示意图。

图3为本发明一实施例所述布拉格波长差与风向的对应关系。

100：底座； 200：分区定向磁盘； 300：定位盘；

400：旋转盘； 500：磁铁盘； 600：风向标；

700：悬臂梁； 800：感应磁铁。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

传统的风向传感器多为电子式风向传感器，占用波长范围广，测量精度低，测量结果易受环境影响，因此，本发明提供一种基于光纤光栅的风向传感器。

光纤传感技术是一种以光纤作为传播载体，通过对宽谱光的发送和接受进而对波长的变化进行分析从而辨别外界被测信号参数变化的新型传感技术。光纤光栅具有很多有利于工程实践的优点，因此在工程参数测量中广泛运用。现有的传感技术主要依靠于无线传感与传输技术，一般使用特制的蓄电池或太阳能电池板来给电子式的监测设备供电，再将监测到的实时数据通过4G网络传输到用于监控的服务器上。但是在实际使用阶段发现由于太阳能电池板的供电要求较高，更换蓄电池的手段较为繁琐，而且当设备安装在比较偏远的地区时发现由于信号微弱，导致监测信息无法实时传输，甚至出现数据传输中断的现象。若安装时处于高压环境则装置会处于强磁场中，检测设备的绝大部分都是电子器件则容易受到强磁场影响而导致设备无法正常工作。因此，光纤传感技术正好能够弥补这些不足，在地理环境复杂气候条件多变的地区，检测设备端无需供能，设备组成元器件多为机械机构和光器件不会受强磁场的影响。

解决现有技术中，风向传感器测量结果易受环境影响且测量精度低的问题，本发明的一个方面提供了一种基于光纤光栅的风向传感器，如图1所示，包括：

底座100。

分区定向磁铁盘200，通过一个或多个连杆固定连接在底座100上，分区定向磁铁盘200上沿圆周等角度地设置8个分区定向磁铁。

定位盘300，定位盘300的中心通过转轴连接分区定向磁铁盘200的中心，定位盘300的底部设有8个定位磁铁，每个定位磁铁的位置与各分区定向磁铁的位置对应；定位盘300上沿圆心对称设置两个从动柱。定位磁铁与分区定向磁铁相对面极性相反。

在本实施例中，分区定向磁铁盘200上的8个分区定向磁铁与定位盘300的底部8个定位磁铁异极相对产生引力，以保证定位盘300每转动45°就在分区定向磁铁盘200上相应有分区定位磁铁的位置停住，所以定位盘300只能停在相对于分区定向磁铁盘200的8个确定位置上，对应8个风向。

旋转盘400，旋转盘400的中心通过转轴连接定位盘300的中心，旋转盘400沿圆心对称设置两个弧形通孔，两个从动柱一一对应地穿插设置在两个弧形通孔中，从动柱在弧形通孔中的可转动角度为45°，定位盘300在一个确定的风向位置上时，旋转盘400可以在该风向的45°范围内自由转动。

磁铁盘500，磁铁盘500的中心通过连杆固定连接旋转盘400的中心，磁铁盘500划分为8个相等的扇形风区，每个扇形风区对应一个风向；每个扇形风区内设置风区磁铁。

在一些实施例中，如图2所示，每个扇形风区边界线上分别设有一个辅助判定磁铁，每个扇形风区中心设有一个风区磁铁，每个风区磁铁和每个辅助判定磁铁之间的磁场强度均不相同，一个风区磁铁对应一个风区，通过不同的磁场强度判断相应的扇形风区，当磁场强度发生变化即表示发生了风区的转换。

风向标600，通过连杆固定连接磁铁盘500，用于在风力作用下带动旋转盘400转动。风向标600受风力作用带动旋转盘400转动，由于磁铁盘500与定位盘300中轴连杆通过轴承固定，风向标600转动不会带动磁铁盘500和定位盘300转动。旋转盘400与定位盘300通过转轴连接，因此，定位盘300、旋转盘400与磁铁盘500为从动关系。当风向标600带动旋转盘400转动，定位盘300受到旋转盘400的制约，在弧形通孔中的可任意转动的最大角度为45°，因此当风向标600在同一风区转动，即在45°之内转动不会使得定位盘300发生偏转，因此磁铁盘500不会发生偏转；当风向标600转动角度超过45°，旋转盘400带动定位盘300转动并在分区定向磁铁盘200上相应有分区磁铁的位置停住，定位盘300每次转动45°，同时带动磁铁盘500同样转动45°。

悬臂梁700，竖直设置在底座100上，悬臂梁700的顶部设有感应磁铁800，感应磁铁800抵近磁铁盘500；感应磁铁800与磁铁盘500上的8个风区磁铁异极相对。悬臂梁700的底部设有光纤光栅传感器，感应磁铁800在不同风区磁铁作用下牵引悬臂梁700发生形变，光纤光栅传感器将悬臂梁700受到的应力变化转化为布拉格波长变化，通过检测反射光的波长确定布拉格波长，将布拉格波长变化量转换为感应磁铁800受到的感应磁场强度，根据感应磁场强度确定对感应磁铁800产生作用的风区磁铁以及所属扇形风区，并确定当前风向。

当风向标600转动角度超过45°，磁铁盘500转动变换风区，由于每个风区的磁场强度不同，因此悬臂梁700上感应磁铁800在不同风区受到的牵引力不同，导致悬臂梁700受到的应力不同，悬臂梁700上的光纤光栅传感器将受到的应力变化转化为布拉格波长变化，通过检测反射光的波长确定布拉格波长，根据布拉格波长确定对感应磁铁800产生作用力的风区磁铁并确定对应风向。

在一些实施例中，悬臂梁700两侧对应位置各设有一个光纤光栅传感器。两个光纤光栅传感器的温度系数相近。将两个光纤光栅传感器的布拉格波长变化量作差，消除了温度变化引起的布拉格波长漂移，提高了风向测量的准确性。

在一些实施例中，磁铁盘500按照不同的半径设置各扇形分区，形成8个不同半径的凸台；各风区磁铁磁场强度相同，并分别设置在各凸台的一侧，由于每个凸台的半径不同，因此，每个风区到悬臂梁700的距离不同，从而悬臂梁700上感应磁铁800在不同风区受到的磁场强度不同，导致悬臂梁700受到的应力发生变化，悬臂梁700两侧的光纤光栅传感器将应力变化转化为布拉格波长变化，检测两个光纤光栅传感器布拉格波长变化并对两个光纤光栅传感器的布拉格波长变化作差，根据布拉格波长差确定对应的风向。

在另一些实施例中，风区磁铁分别抵近设置在各扇形风区之间边界线的一侧，相邻的风区磁铁之间的磁场强度不相同，并一一对应每个扇形风区。在检测过程中，获取待检测扇形风区相邻扇形风区的风向和相邻风区磁铁的磁场强度，不同磁场强度对悬臂梁700上感应磁铁800的作用力不同，因此磁铁盘500发生风区变换时，悬臂梁700上光纤光栅传感器的布拉格波长变化也不相同，根据布拉格波长的变化判断磁铁盘500的旋转方向，并结合待测扇形风区的风区磁铁磁场强度从而确定待测风区的风向。

在一些实施例中，基于光纤光栅的风向传感器还包括：数据处理器，数据处理器通过Wifi模块、zigbee模块和/或蓝牙模块连接悬臂梁700上的光纤光栅传感器。采用无线的连接模式可以远程对光纤光栅传感器采集到的布拉格波长变化数据进行实时处理，提高了测量时的便利性和测量效率。悬臂梁700两侧的两个光纤光栅传感器通过无线传输将测得的布拉格波长传输给数据处理器，数据处理器对两个温度系数相近的光纤光栅传感器的布拉格波长变化量做差，以消除温度对测量得到的布拉格波长变化的影响。

在另一些实施例中，底座100、分区定向磁铁盘200、定位盘300、从动柱、旋转盘400、磁铁盘500、风向标600以及悬臂梁700均由不锈钢材料制作而成，并且表面均涂有防滑涂层，不锈钢材料具有良好的耐腐蚀性和抗电磁干扰能力，在极寒环境和强电磁场下也能够测量风向，同时保证在雨雪环境下测量风向时不会由于雨雪残留导致各组件脱落。

本发明的另一方面提供了一种于基于光纤光栅的风向传感器的风向测量方法，其特征在于，方法包括步骤S101~S102：

S101：获取悬臂梁上两个光纤光栅传感器之间布拉格波长差与风向的对应关系。

S102：将基于光纤光栅的风向传感器放置在待测环境下，监测悬臂梁上两个光纤光栅传感器的布拉格波长差，根据监测到的布拉格波长差实时确定待测环境的风向。

在步骤S101~S102中，将基于光纤光栅的风向传感器放置在待测风向环境下，风向标600受风力作用发生偏转，风向标600在同一风区的偏转不会带动磁铁盘500转动，当风向标600偏转超过45°，带动磁铁盘500转动，磁铁盘500带动旋转盘400和定位盘300转动，定位盘300每转动45°就会在分区定向磁铁盘200上相应位置停住。此时磁铁盘500上相应风区的风区磁铁对悬臂梁700上的感应磁铁800产生牵引力，悬臂梁700上的光纤光栅传感器将悬臂梁700受到的应力变化转化为布拉格波长变化，将两个光纤光栅传感器的布拉格波长变化作差得到布拉格波长差，根据布拉格波长差与风向的对应关系确定待测环境的风向。

由于基于光纤光栅的风向传感器是预设的，其结构参数尺寸是已知的，在结构特性确定的情况下，布拉格波长差与风向的对应关系不会再发生变化，所以，本实施例中可以直接获取悬臂梁上两个光纤光栅传感器之间布拉格波长差与风向的对应关系，对风向进行测量。

在一些实施例中，获取布拉格波长变化量与风向的对应关系之前，还包括步骤S201~S202：

S201：将基于光纤光栅的风向传感器设置在待测环境中，并将悬臂梁700沿标定方向设置，以使检测过程中，悬臂梁700上感应磁铁800检测的扇形风区的方向与待测环境中的风向一致；

S202：检测各扇形风区中风区磁铁对悬臂梁700上感应磁铁800作用下，悬臂梁700上两个光纤光栅传感器之间布拉格波长差，以建立布拉格波长差与风向的对应关系。

基于光纤光栅的风向传感器在制造过程中，由于工艺偏差会导致一些性能差异。同时，在使用过程中设备可能受测量环境的影响导致性能发生偏差或者磁铁的磁场强度发生变化，这导致风向传感器的布拉格波长差与风向的对应关系在不同的环境下会发生变化，在一些精度要求较高的场合中，就需要在使用前重新进行标定，重新确定布拉格波长差与风向的对应关系，以保证测量的风向的准确性。

在本实施例中，将基于光纤光栅的风向传感器设置在待测环境中，并将悬臂梁700放置在标定方向，使得待测环境的风向与悬臂梁700设置的标定方向相同，以确定悬臂梁700感应磁铁800检测的扇形风区的方向，从而依次确定磁铁盘500上其余扇形风区对应的方向，并检测不同风区磁铁对悬臂梁700上感应磁铁800作用下，悬臂梁700上两个光纤光栅传感器之间布拉格波长差，从而建立布拉格波长差与风向的对应关系。

在另一些实施例中，将基于光纤光栅的风向传感器放置于多个预设风向环境下，多个预设风向包括：东风、西风、南风、北风、东南风、东北风、西南风和西北风，一个风向对应一个扇形风区。检测每个预设风向的过程中监测两个光纤光栅传感器的布拉格波长差，建立每个预设风向与布拉格波长差的对应关系，从而测量未知风向时可以根据两个光纤光栅传感器的布拉格波长差确定风向。由于测量时不能确定风向，因此，在对基于光纤光栅的风向传感器进行标定的时候需要对每一个扇形风区对应的布拉格波长差进行测量。

下面结合一具体实施例进行说明：

对风向传感器进行标定时，将基于光纤光栅的风向传感器分别放置在东风、西风、南风、北风、东南风、东北风、西南风和西北风环境下，检测得到每个风向的布拉格波长差，如图3所示，北风对应的布拉格波长差为0nm，东北风对应的布拉格波长差为0.2nm，东风对应的布拉格波长差为0.4nm，东南风对应的布拉格波长差为0.6nm，南风对应的布拉格波长差为0.8nm，西南风对应的布拉格波长差为1nm，西风对应的布拉格波长差为1.2nm，西北风对应的布拉格波长差为1.4nm。在实际对未知风向进行判断时，根据悬臂梁700两侧的光纤光栅传感器的布拉格波长差找到对应的风向即可判断当前测量环境的风向。

综上所述，本发明所述基于光纤光栅的风向传感器及风向测量方法，将风区的变化转化为不同磁场强度磁铁对悬臂梁产生的应力的变化，悬臂梁上的两个光纤光栅传感器将受到的应力变化转化为布拉格波长变化，根据布拉格波长差确定测量环境的风向。将对风向的测量转化为对布拉格波长变化的测量，提高了测量的便利性。

进一步地，旋转盘上的两个弧形通孔可以保证风向标在同一风区转动时，磁铁盘不会发生旋转，从而光纤光纤光栅传感器的布拉格波长差在一确定值保持不变，提高了风向测量时的准确性。

进一步地，光纤光栅传感器具有抗干扰、灵敏度高、空间分辨率高、耐腐蚀的特点，所以本发明基于光纤光栅的风向传感器在复杂的环境下也能够准确地测量出风向。

进一步地，将两个光纤光栅传感器的布拉格波长值作差，消除了温度变化引起的布拉格波长漂移，解决了交叉敏感问题，提高了测量结果的准确性。

进一步地，本发明基于光纤光栅的风向传感器结构简单可靠，易于安装，体积小且重量轻，能够有效节约成本。

本领域普通技术人员应该可以明白，结合本文中所公开的实施方式描述的各示例性的组成部分、系统和方法，能够以硬件、软件或者二者的结合来实现。具体究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（ASIC）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于光纤光栅的风向传感器，其特征在于，包括：

底座；

分区定向磁铁盘，通过一个或多个连杆固定连接在所述底座上，所述分区定向磁铁盘上沿圆周等角度地设置8个分区定向磁铁；

定位盘，所述定位盘的中心通过转轴连接所述分区定向磁铁盘的中心，所述定位盘的底部设有8个定位磁铁，每个定位磁铁的位置与各分区定向磁铁的位置对应；所述定位盘上沿圆心对称设置两个从动柱；

旋转盘，所述旋转盘的中心通过转轴连接所述定位盘的中心，所述旋转盘沿圆心对称设置两个弧形通孔，两个所述从动柱一一对应地穿插设置在两个弧形通孔中，所述从动柱在所述弧形通孔中的可转动角度为45°；

磁铁盘，所述磁铁盘的中心通过连杆固定连接所述旋转盘的中心，所述磁铁盘划分为8个相等的扇形风区，每个扇形风区对应一个风向；每个扇形风区内设置风区磁铁；

风向标，通过连杆固定连接所述磁铁盘，用于在风力作用下带动所述磁铁盘和所述旋转盘同步转动；

悬臂梁，竖直设置在所述底座上，所述悬臂梁的顶部设有感应磁铁，所述感应磁铁抵近所述磁铁盘，并设置各扇形风区中风区磁铁对所述感应磁铁的作用强度互不相同；所述悬臂梁的底部设有光纤光栅传感器，所述感应磁铁在不同所述风区磁铁作用下牵引所述悬臂梁发生形变，所述光纤光栅传感器将所述悬臂梁受到的应力变化转化为布拉格波长变化，通过检测反射光的波长确定布拉格波长，将布拉格波长变化量转换为所述感应磁铁受到的感应磁场强度，根据所述感应磁场强度确定对所述感应磁铁产生作用的风区磁铁以及所属扇形风区，并确定当前风向。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的风向传感器，其特征在于，所述风区磁铁分别抵近设置在各扇形风区之间边界线的一侧。

3.根据权利要求2所述的基于光纤光栅的风向传感器，其特征在于，所述风区磁铁沿同一半径圆周设置，相邻的风区磁铁之间的磁场强度不相同，并一一对应每个扇形风区。

4.根据权利要求2所述的基于光纤光栅的风向传感器，其特征在于，所述磁铁盘按照不同的半径设置各扇形分区，形成8个不同半径的凸台；所述风区磁铁磁场强度相同，并分别设置在各凸台的一侧。

5.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的风向传感器，其特征在于，所述风区磁铁设置在各扇形分区中心线上，各扇形分区之间的边界线上还设有辅助判定磁铁，所述风区磁铁与所述辅助判定磁铁在同一半径的圆周上，相邻的所述风区磁铁与所述辅助判定磁铁之间的磁场强度不相同。

6.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的风向传感器，其特征在于，8个相等的扇形风区分别对应东风、西风、南风、北风、东南风、东北风、西南风和西北风。

7.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的风向传感器，其特征在于，所述悬臂梁两侧对应位置各设有一个光纤光栅传感器，将两个光纤光栅传感器检测到的布拉格波长作差得到布拉格波长差，将所述布拉格波长差转换为所述感应磁铁受到的感应磁场强度，根据所述感应磁场强度确定对所述感应磁铁产生作用的风区磁铁以及所属扇形风区，并确定当前风向。

8.根据权利要求1所述的基于光纤光栅的风向传感器，其特征在于，还包括：数据处理器，所述数据处理器通过Wifi模块、zigbee模块和/或蓝牙模块连接所述悬臂梁上的光纤光栅传感器，对收集到的两个光纤光栅传感器的布拉格波长进行处理。

9.一种采用权利要求7所述基于光纤光栅的风向传感器的风向测量方法，其特征在于，所述方法包括：

获取悬臂梁上两个光纤光栅传感器之间布拉格波长差与风向的对应关系；

将所述基于光纤光栅的风向传感器放置在待测环境下，监测悬臂梁上两个光纤光栅传感器的布拉格波长差，根据监测到的所述布拉格波长差实时确定所述待测环境的风向。

10.根据权利要求9所述的风向测量方法，其特征在于，获取布拉格波长差与风向的对应关系之前，还包括：

将所述基于光纤光栅的风向传感器设置在待测环境中，并将所述悬臂梁沿标定方向设置，以使检测过程中，所述悬臂梁上感应磁铁检测的扇形风区的方向与待测环境中的风向一致；

检测各扇形风区中风区磁铁对所述悬臂梁上所述感应磁铁作用下，所述悬臂梁上两个光纤光栅传感器之间布拉格波长差，以建立所述布拉格波长差与风向的对应关系。

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