CN203011941U

CN203011941U - 全光纤风速风向传感器

Info

Publication number: CN203011941U
Application number: CN 201220724150
Authority: CN
Inventors: 王大文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2022-12-25

Abstract

本实用新型公开了一种全光纤风速风向传感器，其包括风向码盘、第一Y型光纤耦合器、WDM波分复用器、风速码盘和第二Y型光纤耦合器。风向码盘能将当前风向转换成光信号再经WDM波分复用器处理后生成对应的位置方位编码输出，供后续光电转换设备处理，同样，风速码盘能将当前风速转换成光反射脉冲再通过第二Y型光纤耦合器处理后输出，供后续光电转换设备处理。由于本实用新型的全光纤风速风向传感器是全光路处理，且输出的是光信号而非电信号，因而其不会被雷击干扰，具有较强的抗雷击性能。

Description

全光纤风速风向传感器

技术领域

本实用新型涉及一种风速风向传感器，尤其涉及一种全光纤风速风向传感器。

背景技术

在气象观测上，对于风速风向的测量，目前仍广泛应用传统的风杯与风向标。对于风速的测量，其基本原理是风杯或桨叶的旋转速度与风速成一定的比例，通过将风杯和桨叶的旋转速度通过开关（光或电的形式）转换成电信号，通过测电信号变化频率实现对风速的测量。而对于风向的测量，则采用风向标，其通常由水平指向杆、尾翼和旋转轴组成，在风的作用下，尾翼产生旋转力矩使风向标转动，使指向杆指示风向，再通过多组光或电开关的编码形式，实现风向测量。

目前也有各种新型的风速风向传感器出现，例如电热式风速仪、超声式风速仪和压差式风速仪等。然而，无论是传统的风杯与风向标还是上述的各种新型的风速风向传感器，其均具有金属导线。而随着计算机的普及，气象数据的检测要实现完全自动化，需要电子传感的风速风向传感器，自动进行气象观测和资料收集、传输，实现自动气象站，做到无人值守，如何提高电子化系统的抗雷击性能也是设计者需要考虑的重要问题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种全光纤风速风向传感器，以提高风速风向传感器的抗雷击性能。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种全光纤风速风向传感器，包括：

风向码盘，其包括可自由旋转的圆筒体，所述圆筒体的顶部中心固定安装有第一竖直连杆，所述第一竖直连杆上固定安装有风向标，所述圆筒体的底部固定安装有第一水平圆盘体，所述第一水平圆盘体的边缘上开设有若干个沿其中心点环形均匀分布的出光孔，所述第一水平圆盘体中心开有入光孔，每个所述出光孔位于一个相对于所述第一水平圆盘体中心的地理方位上，所述圆筒体内设有多通道WDM器件，每个所述出光孔内安装有所述多通道WDM器件的一个出射光纤端，每个所述出射光纤端的出射光对应于一个不同的波长，所述风向标固定指向其中一个所述出射光纤端所在的地理方位，所述入光孔内安装有所述多通道WDM器件的入射光纤端；所述第一水平圆盘体中心点的下方在与所述入射光纤端对应的位置上固定设置有第一光纤准直器，所述第一水平圆盘体的下方在与所述出射光纤端的环形运动轨迹对应的位置上固定设置有第二光纤准直器；

第一Y型光纤耦合器，用于将宽带光源发射出的传输光分成两路；

其中，所述第一光纤准直器，用于接收所述第一Y型光纤耦合器输出的其中一路传输光并将转换成准直光后竖直射向所述入射光纤端；所述多通道WDM器件，用于将所述入射光纤端接收到的准直光分路成多个不同波长的光信号，然后将每个不同波长的光信号对应发送至一个所述出射光纤端输出；所述第二光纤准直器，用于接收所述不同波长的光信号在穿过运动中的所述出射光纤端而形成的透射光并将其耦合成传输光输出；

WDM波分复用器，用于接收所述第二光纤准直器输出的传输光转换成对应的位置方位编码；

风速码盘，其包括可自由旋转的第二水平圆盘体，所述第二水平圆盘体的中心固定安装有第二竖直连杆，所述第二竖直连杆上固定安装有风杯，所述第二水平圆盘体的下表面上设有若干个反光区，所述若干个反光区沿所述第二水平圆盘体的中心等间隔均匀分布；所述第二水平圆盘体的下方在与所述反光区的环形运动轨迹对应的位置上固定设置有第三光纤准直器；

第二Y型光纤耦合器，用于接收所述第一Y型光纤耦合器输出的另一路传输光并将其转发输出；

其中，所述第三光纤准直器，用于接收所述第二Y型光纤耦合器输出的传输光并将转换成准直光后竖直射向所述反光区，接收所述反光区在运动中反射回来的光反射脉冲并将其反向输出至所述第二Y型光纤耦合器，经由所述第二Y型光纤耦合器输出。

本实用新型的全光纤风速风向传感器包括风向码盘、第一Y型光纤耦合器、WDM波分复用器、风速码盘和第二Y型光纤耦合器。风向码盘能将当前风向转换成光信号再经WDM波分复用器处理后生成对应的位置方位编码输出，供后续光电转换设备处理，同样，风速码盘能将当前风速转换成光反射脉冲再通过第二Y型光纤耦合器处理后输出，供后续光电转换设备处理。由于本实用新型的全光纤风速风向传感器是全光路处理，且输出的是光信号而非电信号，因而其不会被雷击干扰，具有较强的抗雷击性能。

附图说明

图1为本实用新型的全光纤风速风向传感器的主视结构示意图；

图2为本实用新型的全光纤风速风向传感器中风速码盘的结构俯视图（去除风杯）；

图3为本实用新型的全光纤风速风向传感器中第一水平圆盘体的结构俯视图（去除风向标）。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述：

参考图1所示，本实施例的全光纤风速风向传感器包括风向码盘、WDM波分复用器4、第一Y型光纤耦合器5和第二Y型光纤耦合器6等。

结合图3所示，风向码盘包括可自由旋转的圆筒体101，圆筒体101的顶部中心固定安装有第一竖直连杆102，第一竖直连杆102上固定安装有风向标103，圆筒体101的底部固定安装有第一水平圆盘体104，第一水平圆盘体104的边缘上开设有十六个沿其中心点环形均匀分布的出光孔105（当精度要求不高时，为降低成本也可开设位八个沿其中心点环形均匀分布的出光孔），第一水平圆盘体104中心开有入光孔106，每个出光孔105位于一个相对于第一水平圆盘体104中心的地理方位上，圆筒体101设有十六通道WDM器件，每个出光孔105内安装有十六通道WDM器件的一个出射光纤端107，每个出射光纤端107的出射光对应于一个不同的波长，风向标103固定指向其中一个出射光纤端107所在的地理方位，入光孔106内安装有十六通道WDM器件的入射光纤端108；第一水平圆盘体104中心点的下方在与入射光纤端108对应的位置上固定设置有第一光纤准直器109，第一水平圆盘体104的下方在与出射光纤端107的环形运动轨迹对应的位置上固定设置有第二光纤准直器110。其中，第一Y型光纤耦合器5用于将宽带光源发射出的传输光分成两路。第一光纤准直器109用于接收第一Y型光纤耦合器5输出的其中一路传输光并将转换成准直光后竖直射向入射光纤端108。十六通道WDM器件用于将入射光纤端108接收到的准直光分路成十六个不同波长的光信号，然后将每个不同波长的光信号对应发送至一个出射光纤端107输出。第二光纤准直器110用于接收不同波长的光信号在穿过运动中的出射光纤端107而形成的透射光并将其耦合成传输光输出。WDM波分复用器4用于接收第二光纤准直器110输出的传输光转换成对应的位置方位编码。此外，为了能更有效的检测，第二光纤准直器110设为两个，同时接收光，且两个第二光纤准直器110之间的距离等于光纤准直器的半个直径，并且要求相邻两个出射光纤端107之间的距离等于一个光纤准直器的直径，而通过检测相邻两侧输出的光信号还可以预判风向变化和摆动。为了节省成本，最好有一个可用于将两个第二光纤准直器110的进行合路后发送至WDM波分复用器4的设备，例如1X2光纤耦合器3。

结合图2所示，风速码盘包括可自由旋转的第二水平圆盘体201，第二水平圆盘体201的中心固定安装有第二竖直连杆203，第二竖直连杆203上固定安装有风杯204，第二水平圆盘体201的下表面上设有十六个反光区202，这些反光区202沿第二水平圆盘体201的中心等间隔均匀分布。第二水平圆盘体201的下方在与反光区202的环形运动轨迹对应的位置上固定设置有第三光纤准直器205。其中，第二Y型光纤耦合器6用于接收所述第一Y型光纤耦合器5输出的另一路传输光并将其转发输出。第三光纤准直器205用于接收第二Y型光纤耦合器6输出的传输光并将转换成准直光后竖直射向反光区202，接收反光区202在运动中反射回来的光反射脉冲并将其反向输出至第二Y型光纤耦合器6，经由第二Y型光纤耦合器6输出。

以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，无论采用CWDM或DWDM器件，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种全光纤风速风向传感器，其特征在于，包括：

风向码盘，其包括可自由旋转的圆筒体（101），所述圆筒体（101）的顶部中心固定安装有第一竖直连杆（102），所述第一竖直连杆（102）上固定安装有风向标（103），所述圆筒体（101）的底部固定安装有第一水平圆盘体（104），所述第一水平圆盘体（104）的边缘上开设有若干个沿其中心点环形均匀分布的出光孔（105），所述第一水平圆盘体（104）中心开有入光孔（106），每个所述出光孔（105）位于一个相对于所述第一水平圆盘体（104）中心的地理方位上，所述圆筒体（101）内设有多通道WDM器件，每个所述出光孔（105）内安装有所述多通道WDM器件的一个出射光纤端（107），每个所述出射光纤端（107）的出射光对应于一个不同的波长，所述风向标（103）固定指向其中一个所述出射光纤端（107）所在的地理方位，所述入光孔（106）内安装有所述多通道WDM器件的入射光纤端（108）；所述第一水平圆盘体（104）中心点的下方在与所述入射光纤端（108）对应的位置上固定设置有第一光纤准直器（109），所述第一水平圆盘体（104）的下方在与所述出射光纤端（107）的环形运动轨迹对应的位置上固定设置有第二光纤准直器（110）；

第一Y型光纤耦合器（5），用于将宽带光源发射出的传输光分成两路；

其中，所述第一光纤准直器（109），用于接收所述第一Y型光纤耦合器（5）输出的其中一路传输光并将转换成准直光后竖直射向所述入射光纤端（108）；所述多通道WDM器件，用于将所述入射光纤端（108）接收到的准直光分路成多个不同波长的光信号，然后将每个不同波长的光信号对应发送至一个所述出射光纤端（107）输出；所述第二光纤准直器（110），用于接收所述不同波长的光信号在穿过运动中的所述出射光纤端（107）而形成的透射光并将其耦合成传输光输出；

WDM波分复用器（4），用于接收所述第二光纤准直器（110）输出的传输光转换成对应的位置方位编码；

风速码盘，其包括可自由旋转的第二水平圆盘体（201），所述第二水平圆盘体（201）的中心固定安装有第二竖直连杆（203），所述第二竖直连杆（203）上固定安装有风杯（204），所述第二水平圆盘体（201）的下表面上设有若干个反光区（202），所述若干个反光区（202）沿所述第二水平圆盘体（201）的中心等间隔均匀分布；所述第二水平圆盘体（201）的下方在与所述反光区（202）的环形运动轨迹对应的位置上固定设置有第三光纤准直器（205）；

第二Y型光纤耦合器（6），用于接收所述第一Y型光纤耦合器（5）输出的另一路传输光并将其转发输出；

其中，所述第三光纤准直器（205），用于接收所述第二Y型光纤耦合器（6）输出的传输光并将转换成准直光后竖直射向所述反光区（202），接收所述反光区（202）在运动中反射回来的光反射脉冲并将其反向输出至所述第二Y型光纤耦合器（6），经由所述第二Y型光纤耦合器（6）输出。

2.根据权利要求1所述的全光纤风速风向传感器，其特征在于，所述第二光纤准直器（110）为两个，同时接收光，且两个所述第二光纤准直器（110）之间的距离等于光纤准直器的半个直径。

3.根据权利要求2所述的全光纤风速风向传感器，其特征在于，还包括：

1X2光纤耦合器（3），其用于将两个所述第二光纤准直器（110）的进行合路后发送至所述WDM波分复用器（4）。

4.根据权利要求1所述的全光纤风速风向传感器，其特征在于，相邻两个出射光纤端（107）之间的距离等于一个光纤准直器的直径。

5.根据权利要求1至4任一项所述的全光纤风速风向传感器，其特征在于，所述多通道WDM器件为八通道WDM器件，所述出射光纤端（107）为八个。

6.根据权利要求1至4任一项所述的全光纤风速风向传感器，其特征在于，所述多通道WDM器件为十六通道WDM器件，所述出射光纤端（107）为十六个。