CN201251586Y - 螺旋桨式立体测风传感器 - Google Patents

Abstract

螺旋桨式立体测风传感器由垂直螺旋桨风速传感器和螺旋桨式风速风向传感器组合构成。其中，垂直螺旋桨风速传感器由防水帽1、螺母2、轴承3、风速轴4、衬套5、轴承座6、壳体7、霍尔元件8、磁钢9、支架10、主电路板11、底座12、螺旋桨13、磁铁盘14、螺帽15、压帽16组合构成。水平风作用在垂直螺旋桨风速传感器上时，该螺旋桨为静止状态；当自然风中存在俯仰角度时，该螺旋桨将产生与之对应的正转或反转；而该螺旋桨的转动又带动风速轴一起转动，从而驱动编码器同步运转，完成对俯仰角以及风速值的数据采样。本实用新型的结构简单，可靠性高，最大测量风速可达75米/秒，显著提高了测风传感器的技术性能，同时拓展了该传感器的应用领域，市场前景极为广阔。

Description

螺旋桨式立体测风传感器

技术领域

本实用新型属于仪器测量技术领域，具体涉及一种用来测量风速与水平夹角(俯仰角)的传感器。

背景技术

目前，常见的三维风速风向计是由三只螺旋桨风速传感器互成90°安装的立体测风传感器。由于其支撑杆为固定安装，即支撑螺旋桨的轴和连杆需尽量细，用以保证在任意方向作用的风尽可能不受三个支撑杆的影响，因而该传感器的测量上限风速仅为35米/秒。另外还有一种超声三维风速计，该传感器的测量上限风速也只有30米/秒，实际应用时具有很大的局限性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型测风传感器，从而提高测量上限，扩大测风传感器的应用领域。

本实用新型由垂直螺旋桨风速传感器和螺旋桨式风速风向传感器组合构成。而垂直螺旋桨风速传感器又由防水帽、螺母、轴承、风速轴、衬套、轴承座、壳体、霍尔元件、磁钢、支架、主电路板、底座、螺旋桨、磁铁盘、螺帽、压帽组合构成。风速轴固定在轴承上，衬套设置在两轴承之间，螺母将风速轴及轴承固定在轴承座中，轴承座嵌装在壳体上，壳体通过螺纹与底座连接，支架安装在底座上，主电路板固定于支架的内侧，霍尔元件组件固定在支架的外侧，磁铁盘通过螺帽固定在风速轴的下端，防水帽和螺旋桨由压帽固定在风速轴的上端；其中霍尔元件的信号输出端连接主电路板的信号输入端。

所述的垂直螺旋桨风速传感器的螺旋桨设有四个桨叶，每个桨叶设置为矩形叶片，四个矩形叶片按轴对称分布。

所述的垂直螺旋桨风速传感器的螺旋桨为一次脱模成型，复合材料为玻璃纤维增强尼龙。

所述的垂直螺旋桨风速传感器的霍尔元件、磁钢和磁铁盘组成垂直螺旋桨风速传感器的编码器；编码器的磁铁盘上设有三个磁道，一磁道设有8个磁钢，二磁道设有4个磁钢，三磁道设有2个磁钢，螺旋桨正转或反转时，与三个磁道对应的霍尔元件输出的特征码为“3、2、1”或“1、2、3”。单片机对该特征码识别、计算后，即可判断出螺旋桨的正反转，即角度为俯角或仰角。

在现实世界中，自然风不仅有水平成份，而且存在一定的俯仰角度，在本实用新型中，垂直安装的螺旋桨可测量到这一垂直分量。该垂直分量的多少与风速俯仰角的大小遵从数学上的矢量运算关系，所以根据垂直螺旋桨所测脉冲的数量，就可计算出此水平风速值下的俯仰角度。由于垂直杆上安装的螺旋桨不受风向作用的影响，采用一只垂直螺旋桨风速传感器和一个螺旋桨式风速风向传感器搭配，就构成了一种新型的测量方式。

实际工作时，水平风作用在垂直螺旋桨风速传感器上时，该螺旋桨为静止状态，当自然风中存在俯仰角度时，螺旋桨将产生与之对应的正转或反转；螺旋桨的转动带动风速轴一起转动，安装在风速轴上的磁铁盘也与之同步旋转，位于磁铁盘侧面的三只霍尔元件，可测量到磁铁盘外沿的磁钢经过时产生的脉冲，并将脉冲频率送到主电路板，完成对俯仰角以及风速的数据采样。

本实用新型的结构简单，可靠性高，最大测量风速可达75米/秒，显著提高了测风传感器的技术性能，同时拓展了该传感器的应用领域，市场前景极为广阔。

附图说明

附图1为本实用新型实施例垂直螺旋桨风速传感器的结构示意图图中标注：

1.防水帽  2.螺母  3.轴承  4.风速轴  5.衬套  6.轴承座7.壳体   8.霍尔元件 9.磁钢     10.支架  11.主电路板12.底座  13.螺旋桨  14.磁铁盘  15.螺帽  16.压帽

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的实施例进行具体说明：

参考附图1，本实用新型的实施例由垂直螺旋桨风速传感器和螺旋桨式风速风向传感器组合构成。而垂直螺旋桨风速传感器由防水帽1、螺母2、轴承3、风速轴4、衬套5、轴承座6、壳体7、霍尔元件8、磁钢9、支架10、主电路板11、底座12、螺旋桨13、磁铁盘14、螺帽15、压帽16组合构成。风速轴4固定在轴承3上，衬套5设置在两轴承3之间，螺母2将风速轴4及轴承3固定在轴承座6中，轴承座6嵌装在壳体7上，壳体7通过螺纹与底座12连接，支架10安装在底座12上，主电路板11固定于支架10的内侧，霍尔元件8组件固定在支架10的外侧，磁铁盘14通过螺帽15固定在风速轴4的下端，防水帽1和螺旋桨13由压帽16固定在风速轴4的上端；其中霍尔元件8的信号输出端连接主电路板11的信号输入端。

所述的垂直螺旋桨风速传感器的螺旋桨13设有四个桨叶，每个桨叶设置为矩形叶片，四个矩形叶片按轴对称分布，这样可提高风速测量的准确性、一致性。

所述的垂直螺旋桨风速传感器的螺旋桨13为一次脱模成型，复合材料为玻璃纤维增强尼龙。

所述的垂直螺旋桨风速传感器的霍尔元件8、磁钢9和磁铁盘14组成垂直螺旋桨风速传感器的编码器；编码器的磁铁盘14上设有三个磁道，一磁道设有8个磁钢9，二磁道设有4个磁钢9，三磁道设有2个磁钢9，螺旋桨13正转或反转时，与三个磁道对应的霍尔元件8输出的特征码为“3、2、1”或“1、2、3”。单片机对该特征码识别、计算后，即可判断出螺旋桨的正反转，即角度为俯角或仰角。

本实用新型实施例达到的技术指标为：

最大测量风速：    75米/秒

水平夹角测量范围：0°～±45°

水平夹角测量精度：±5％(≤±30°)

                  ±10％(±30°～±45°)

分辨率：          1°

Claims (4)

1.螺旋桨式立体测风传感器，由垂直螺旋桨风速传感器和螺旋桨式风速风向传感器组合构成，其特征在于：所述的垂直螺旋桨风速传感器包括防水帽(1)、螺母(2)、轴承(3)、风速轴(4)、衬套(5)、轴承座(6)、壳体(7)、霍尔元件(8)、磁钢(9)、支架(10)、主电路板(11)、底座(12)、螺旋桨(13)、磁铁盘(14)、螺帽(15)、压帽(16)；风速轴(4)固定在轴承(3)上，衬套(5)设置在两轴承(3)之间，螺母(2)将风速轴(4)及轴承(3)固定在轴承座(6)中，轴承座(6)嵌装在壳体(7)上，壳体(7)通过螺纹与底座(12)连接，支架(10)安装在底座(12)上，主电路板(11)固定于支架(10)的内侧，霍尔元件(8)组件固定在支架(10)的外侧，磁铁盘(14)通过螺帽(15)固定在风速轴(4)的下端，防水帽(1)和螺旋桨(13)由压帽(16)固定在风速轴(4)的上端，其中霍尔元件(8)的信号输出端连接主电路板(11)的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨式立体测风传感器，其特征在于：所述的垂直螺旋桨风速传感器的螺旋桨(13)设有四个桨叶，每个桨叶设置为矩形叶片，四个矩形叶片按轴对称分布。

3.根据权利要求2所述的螺旋桨式立体测风传感器，其特征在于：所述的垂直螺旋桨风速传感器的螺旋桨(13)为一次脱模成型，复合材料为玻璃纤维增强尼龙。

4.根据权利要求1所述的螺旋桨式立体测风传感器，其特征在于：所述的垂直螺旋桨风速传感器的霍尔元件(8)、磁钢(9)和磁铁盘(14)组成垂直螺旋桨风速传感器的编码器；编码器的磁铁盘(14)上设有三个磁道，一磁道设有8个磁钢(9)，二磁道设有4个磁钢(9)，三磁道设有2个磁钢(9)，螺旋桨(13)正转或反转时，与三个磁道对应的霍尔元件(8)输出的特征码为“3、2、1”或“1、2、3”。

Images