CN202886398U

CN202886398U - 一种利用热电偶的热球式风速计

Info

Publication number: CN202886398U
Application number: CN 201220474547
Authority: CN
Inventors: 王秀丽
Original assignee: Beijing Detector Instrunment Co Ltd
Current assignee: Beijing Detector Instrunment Co Ltd
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2022-09-18

Abstract

本实用新型涉及一种利用热电偶的热球式风速计，包括热电偶传感器，温度传感器，测量风速检测点的环境温度；温度补偿电路，接收所述温度传感器测量到的温度值，对所述热电偶的信号进行温度补偿，其信号输出端与温度信号放大电路连接；处理器，包括：第一AD转换电路、第二AD转换电路和风速计算器；显示屏，接收所述风速计算器得到的风速值并显示。本实用新型所述的利用热电偶的热球式风速计，可以实现对热电偶传感器的温度补偿，消除环境温度对风速测量的影响，使得测量结果更加准确。

Description

一种利用热电偶的热球式风速计

技术领域

本实用新型涉及一种测量仪表，具体是一种利用热电偶的热球式风速计，属于流体测量技术领域。

背景技术

通常的风速测量可采用叶轮或者转子测频法，但是这些方法适合测量风速较大的情况，而对于风速较小的情况，采用叶轮或者转子测频法不能获得准确的风速值。随着技术的发展以及对测试结果准确性要求的提高，对风速测量仪器的测量精度及功能都提出了更高的要求，同时也提出了一种利用热电偶温度敏感特性的热球式风速传感器，其结构简单、价格低廉并与单片机配套使用，风速测量范围宽，灵敏度高，响应速度快。

如现有专利文献CN86205994U公开的一种微风速仪，其包括敏感探头，信号处理装置，显示装置和机壳，其敏感探头是由包括热端和冷端的热点偶堆作为流速敏感元件。热端的外围绕以连接恒流源的电阻丝安装在具有一定直径的套管的端部。冷端装入套管的内孔中。电阻丝及热电偶堆的输出端连接线通过套管的内孔引出。用一恒流源将加热电阻丝加热。当无气流通过时，热端与冷端保持一定温差，产生一定的电势。当气体电流以一定速度流过热点偶时，将带走一定的热量，使热电偶的热端与冷端温度减少。由温差引起的电势亦随之改变。冷热端的温差随气体流速的大小而改变。热电偶堆产生与气体流速成反比的非线性电动势。此电动势送入信号处理装置。经过放大及线性校正，最后在显示器中显示出气体的流速。

对于风速仪来说，测量过程开启的初始阶段（一般是打开电源后的30秒左右）是零点调整的过程，这一段时间内最好让敏感探头处于一个风速为零的环境中，这样可以减小风速仪零点调整过程中的误差，而上述方案中的微风速仪，由于其热端安装在套管的端部，相当于暴露在外部环境当中，因此当风速仪开启的过程中，敏感探头直接有气流流过，此时进行零点调整的话显然误差较大，进而影响到风速测量的结果。

再者，如果要保证测量的风速值是准确的，需要保证敏感探头的冷端能够保持恒温，而热端是随着气流速度的变化而变化的。但是在上述技术方案中，其敏感探头的冷端是设置于套管的内孔的，而套管内孔的温度一定会随着外界环境温度的变化而变化的，因此敏感探头的冷端的温度是与环境温度相关的。这就存在一个问题：即使是相同的风速值，在不同环境温度下，上述方案中的微风速仪测量的结果也会有所不同。因此，上述方案中的微风速仪对测量的风速结果是不准确的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中的风速仪在开机进行零点调整的过程中受到环境风速的影响导致零点调整误差较大以及风速测量结果受到环境温度影响较大，进而提供一种探头上带有盖帽且包括温度补偿电路的利用热电偶的热球式风速计。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种利用热电偶的热球式风速计，包括

热电偶传感器，其包括：

热电偶，冷端与地信号连接，热端与热电偶信号放大电路连接；

电热丝，为螺旋状，套设于所述热电偶外部；

恒流源，与所述电热丝连接，为所述电热丝提供恒定的电流；

还包括：

盖帽，可分离地套于所述热电偶传感器外侧；

温度传感器，测量风速检测点的环境温度；

温度补偿电路，接收所述温度传感器测量到的温度值，对所述热电偶的信号进行温度补偿，其信号输出端与温度信号放大电路连接；

处理器，包括：第一AD转换电路、第二AD转换电路和风速计算器；

所述第一AD转换电路，接收所述热电偶信号放大电路输出的模拟信号，将其转换为数字信号；

所述第二AD转换电路，接收所述温度信号放大电路输出的模拟信号，将其转换为数字信号；

所述风速计算器，接收所述第一AD转换电路与所述第二AD转换电路输出的信号，结合其内置的算法得到风速值；

显示屏，接收所述风速计算器得到的风速值并显示。

所述温度传感器选择德国贺利氏薄膜铂电阻PT100A型号的温度传感器。

所述处理器采用MSP430F149型号的单片机芯片。

所述热电偶为双偶热电偶，所述恒流源的恒定电流为40mA。

所述热电偶为单偶热电偶，所述恒流源的恒定电流为60mA。

所述显示屏为LCD显示屏。

还进一步包括：

键盘，输入控制指令给所述处理器。

还进一步包括：

通信单元，实现所述处理器与用户终端设备的数据通信，将测量结果传输至所述用户端设备。

所述通信单元采用CP2102型号的通信芯片。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

（1）本实用新型所述的利用热电偶的热球式风速计，包括盖帽，可分离地套于热电偶传感器外侧，当风速计处于关机状态时，可以直接用盖帽将热电偶传感器扣住，保护传感器不受损坏；当刚刚开启风速计时，为了不使环境风速影响到零点调整，此时不必将盖帽取下，同时观察显示屏的数据显示，当数据稳定下来，说明零点调整过程已经结束，此时再将盖帽取下，进行风速测量，可以获得准确的风速值。

（2）本实用新型所述的利用热电偶的热球式风速计，包括温度传感器和温度补偿电路。上述的温度补偿电路，接收所述温度传感器测量到的温度值，对所述热电偶的信号进行温度补偿，消除了环境温度对风速测量造成的不良影响，有效地避免了现有技术中由于环境温度变化导致的测量结果不准确的问题。

（3）本实用新型所述的利用热电偶的热球式风速计，温度传感器选择德国贺利氏薄膜铂电阻PT100A型号的温度传感器，该温度传感器由Heraeus公司出厂，可以用于超低温测量(始于-196°C),低温测量(到+400°C),中温测量(到+600°C)及高温测量(到+1000°C)。该温度传感器选用的原材料具有良好的化学稳定性,纯净度和均匀度，几乎不受湿度,气候或其他环境的影响，进一步保证了测量结果的准确性。而与之配合使用的温度补偿电路可以消除环境温度对热电偶的影响，保证测得准确的结果。

（4）本实用新型所述的利用热电偶的热球式风速计，处理器采用MSP430F149型号的单片机芯片，具有功耗低，时钟系统灵活、抗干扰能力强，内部具有六路12位AD转换线路等一些列优点，可以保证本实用新型的风速测量结果更加准确。

（5）本实用新型所述的利用热电偶的热球式风速计，除了包括键盘，显示屏等功能外，还包括可以进行通信的通信单元，用户可以通过这一通信单元实现与用户端设备的数据通信，及时的将测量结果传至用户端设备进行保存或其他处理。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中，

图1是本实用新型所述利用热电偶的热球式风速计的结构示意图；

图2是本实用新型所述温度补偿的电路。

具体实施方式

本实施例所述的利用热电偶的热球式风速计的结构如图1所示，其包括，热电偶传感器，所述热电偶传感器包括：热电偶，冷端与地信号连接，热端与热电偶信号放大电路连接；螺旋状的电热丝，套设于所述热电偶外部；恒流源，与所述电热丝连接，为所述电热丝提供恒定的电流。所述热电偶可以选择单偶热电偶也可以选择双偶热电偶。当选择双偶热电偶时，所述恒流源的恒定电流为40mA。当选择单偶热电偶时，所述恒流源的恒定电流为60mA。通过实际检测，双偶热电偶的稳定性更好，并且也更省电，因此优选的是选择双偶热电偶。

为了使风速计在进行零点调整时不受外界风速的影响，其还包括盖帽，可分离地套于所述热电偶传感器外侧；当风速计处于关机状态时，可以直接用盖帽将热电偶传感器扣住；当刚刚开启风速计时，为了不使风速影响到零点调整，此时不必将盖帽取下，同时观察显示屏的数据显示，当数据稳定下来，说明零点调整过程已经结束，此时在将盖帽取下，进行风速测量，可以获得准确的风速值。

为了消除环境温度对测量结果的影响，本实施例中的利用热电偶的热球式风速计还包括温度传感器，测量风速检测点的环境温度；温度补偿电路，接收所述温度传感器测量到的温度值，对所述热电偶的信号进行温度补偿，其信号输出端与温度信号放大电路连接；作为优选的实施方式，所述温度传感器选择德国贺利氏薄膜铂电阻PT100A型号的温度传感器，，该温度传感器由Heraeus公司出厂，可以用于超低温测量(始于-196°C),低温测量(到+400°C),中温测量(到+600°C)及高温测量(到+1000°C)。该温度传感器选用的原材料具有良好的化学稳定性,纯净度和均匀度，几乎不受湿度,气候或其他环境的影响，进一步保证了测量结果的准确性。图2给出了本实施例中的温度补偿电路，现有技术中还有其他多种形式的温度补偿电路，本实施例中不在赘述。

还包括处理器，包括：第一AD转换电路、第二AD转换电路和风速计算器；所述第一AD转换电路，接收所述热电偶信号放大电路输出的模拟信号，将其转换为数字信号；所述第二AD转换电路，接收所述温度信号放大电路输出的模拟信号，将其转换为数字信号；所述风速计算器，接收所述第一AD转换电路与所述第二AD转换电路输出的信号，结合其内置的算法得到风速值；显示屏，接收所述风速计算器得到的风速值并显示。所述处理器采用MSP430F149型号的单片机芯片，具有功耗低，时钟系统灵活、抗干扰能力强，内部具有六路12位AD转换线路等一些列优点，可以保证本实用新型的风速测量结果更加准确。而所述风速计算器内置的算法实质就是对热电偶的分析原理，例如现有的已经授权的专利文献CN101762718B中公开的测量风速的方法。

显示屏，接收所述风速计算器得到的风速值并显示，作为优选的实施方式，所述显示屏为LCD显示屏。

上述技术方案，消除了环境温度对风速测量造成的不良影响，有效地避免了现有技术中由于环境温度变化导致的测量结果不准确的问题。

为了使得本实施例的利用热电偶的热球式风速计的功能更加丰富，其还进一步包括：键盘，输入控制指令给所述处理器；通信单元，实现所述处理器与用户终端设备的数据通信，将测量结果传输至所述用户端设备。用户可以通过这一通信单元实现与用户端设备的数据通信，及时的将测量结果传至用户端设备进行保存或其他处理。优选地，所述通信单元采用CP2102型号的通信芯片。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims

1.一种利用热电偶的热球式风速计，包括

热电偶传感器，其包括：

电热丝，为螺旋状，套设于所述热电偶外部；

其特征在于，还包括：

盖帽，可分离地套于所述热电偶传感器外侧；

温度传感器，测量风速检测点的环境温度；

显示屏，接收所述风速计算器得到的风速值并显示。

2.根据权利要求1所述的利用热电偶的热球式风速计，其特征在于：

所述温度传感器选择薄膜铂电阻PT100A型号的温度传感器。

3.根据权利要求2所述的利用热电偶的热球式风速计，其特征在于：

所述处理器采用MSP430F149型号的单片机芯片。

4.根据权利要求3所述的利用热电偶的热球式风速计，其特征在于：

所述热电偶为双偶热电偶，所述恒流源的恒定电流为40mA。

5.根据权利要求3所述的利用热电偶的热球式风速计，其特征在于：

所述热电偶为单偶热电偶，所述恒流源的恒定电流为60mA。

6.根据权利要求1-5任一所述的利用热电偶的热球式风速计，其特征在于：

所述显示屏为LCD显示屏。

7.根据权利要求6所述的利用热电偶的热球式风速计，其特征在于：

还进一步包括：

键盘，输入控制指令给所述处理器。

8.根据权利要求7所述的利用热电偶的热球式风速计，其特征在于：

还进一步包括：

9.根据权利要求8所述的利用热电偶的热球式风速计，其特征在于：

所述通信单元采用CP2102型号的通信芯片。