CN203759050U - 风向和风速的传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风向和风速的传感装置，该传感装置包括底座板、底座弹簧、容器支撑底板、圆柱形容器、导电溶液、容器上盖，在圆柱形容器的内壁上依次自下而上固定有至少两组电阻元件组，电阻元件组高于导电溶液，每组电阻元件组包括至少四个位于同一高度的裸露电阻，每组裸露电阻在圆柱形容器的内壁上沿周向均匀分布，在容器上盖的中部设有穿孔，裸露电阻的两端连接有包有绝缘层的导线，导线从容器上盖的穿孔穿出到圆柱形容器之外，在容器上盖的穿孔中设有密封胶，密封胶密封所述穿孔，裸露电阻两端的导线均与电阻检测器连接。本实用新型的传感装置，其结构简单、易于制造、成本低、可同时反映风向和风速的变化。

Description

风向和风速的传感装置

技术领域

本实用新型涉及一种传感装置，尤其涉及一种风向和风速的传感装置。

背景技术

风向及风速的测量在日常生产生活中具有重要的意义，天气变化的预测（如沙尘天气和雾霾的预测）、风能资源的开发利用、城市高层建筑之间的距离设计等都与风向及风速的测量息息相关。目前，国内外的风向风速传感器一般有三类：第一类为螺旋桨式风向风速传感器，第二类为风速采用三杯、风向采用单翼的风向风速传感器，第三类为超声波式风向风速传感器。目前这些类型的传感器其风向和风速一般是分别采用单独的组件来测量的，这些类型的传感器其工作原理各异，但其结构均较为复杂，在制造时需要加工出较多种类的零部件，完成复杂的装配，使得其制造成本很高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、易于制造、成本低、可同时反映风向和风速的风向和风速的传感装置。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种风向和风速的传感装置，其包括水平设置的底座板，在所述底座板上固定有底座弹簧，所述底座弹簧的下端固定在所述底座板的上表面上，在所述底座弹簧的上端固定有容器支撑底板，所述底座弹簧的上端固定在所述容器支撑底板的下表面的中部位置，在所述容器支撑底板的上表面上固定有圆柱形容器，在所述圆柱形容器内盛有导电溶液，在所述圆柱形容器的内壁上固定有至少两组电阻元件组，每组电阻元件组的高度均高于所述导电溶液的液面高度，且各组电阻元件组依次自下而上设置，每组电阻元件组包括至少四个位于同一高度的裸露电阻，每组电阻元件组的裸露电阻在所述圆柱形容器的内壁上沿周向均匀分布，每组电阻元件组的裸露电阻均平行于所述的容器支撑底板，在所述圆柱形容器的上边缘上密封连接有容器上盖，在所述容器上盖的中部设有穿孔，所述裸露电阻的两端均连接有包有绝缘层的导线，所述导线均从所述容器上盖的穿孔穿出到所述圆柱形容器之外，在所述容器上盖的穿孔中设有密封胶，所述密封胶密封所述穿孔，所述裸露电阻的两端连接的导线均与电阻检测器连接。

本实用新型风向和风速的传感装置，其中所述电阻检测器可以为万用表。

本实用新型风向和风速的传感装置，其还可以包括保护弹簧，所述保护弹簧的下端固定在所述容器上盖的上表面的中部位置，所述导线均从所述保护弹簧中穿过。

本实用新型风向和风速的传感装置，其中所述底座弹簧的下端可以与所述底座板的上表面焊接固定，所述底座弹簧的上端可以与所述容器支撑底板的下表面焊接固定。

本实用新型风向和风速的传感装置，其中每组所述电阻元件组中的裸露电阻的个数可以为4个或8个。

本实用新型风向和风速的传感装置，其中所述电阻元件组的总组数可以为2～8组。

本实用新型采用上述技术方案的主要有益效果在于，本实用新型风向和风速的传感装置对于风向和风速的检测提供了一种新的测量原理，当风吹向圆柱形容器时，圆柱形容器受力使底座弹簧发生弯曲，容器支撑底板和圆柱形容器变得倾斜，圆柱形容器中的导电溶液的液位发生变化，这时会有一部分裸露电阻受到导电溶液的浸泡，不同的风向将对应不同的底座弹簧弯曲方向，对应地就有不同方位的裸露电阻受到导电溶液的浸泡，不同的风力将对应不同的底座弹簧弯曲程度，对应地就有不同高度的裸露电阻受到导电溶液的浸泡。而每个裸露电阻在圆柱形容器的内壁上的方位和高度都是已知的，多组裸露电阻形成了一个电阻矩阵，每个裸露电阻将对应着一个风向和风速等级。当裸露电阻受到导电溶液的浸泡时，导电溶液能够参与导电，这样电阻检测器经由导线从裸露电阻的两端测量得到实测阻值将小于裸露电阻的原始阻值。通过裸露电阻的两端测得实测阻值，比较它们的实测阻值与原始阻值的大小，就能够判断有哪些裸露电阻受到了导电溶液的浸泡，进而判断出风向和风速。所以，本实用新型风向和风速的传感装置能够同时反映被测环境下的风向和风速。另外，本实用新型风向和风速的传感装置的组成零部件种类较少，仅采用板件、弹簧、圆柱形容器、电阻、导电溶液、导线、电阻检测器，它们都很容易取材，所以本实用新型风向和风速的传感装置也具有方便制造、成本低的优点。

附图说明

图1为本实用新型风向和风速的传感装置的实施例在无风条件下的正视图；

图2为本实用新型风向和风速的传感装置的实施例在无风条件下的俯视图；

图3为本实用新型风向和风速的传感装置的实施例在有风条件下的正视图。

附图标号说明：

1-底座板；2-底座弹簧；3-容器支撑底板；4-圆柱形容器；5-导电溶液；6-裸露电阻；7-容器上盖；8-导线；9-保护弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型风向和风速的传感装置的实施例进行详细描述。

如图1所示，其为本实用新型风向和风速的传感装置的实施例在无风条件下的正视图，本实用新型风向和风速的传感装置的实施例，其包括水平设置的底座板1，在底座板1上固定有底座弹簧2，底座弹簧2的下端固定在底座板1的上表面上，在底座弹簧2的上端固定有容器支撑底板3，底座弹簧2的上端固定在容器支撑底板3的下表面的中部位置，在容器支撑底板3的上表面上固定有圆柱形容器4，在圆柱形容器4内盛有导电溶液5，在圆柱形容器4的内壁上固定有至少两组电阻元件组（例如，图1示出了三组），每组电阻元件组的高度均高于导电溶液5的液面高度，且各组电阻元件组依次自下而上设置，同时参见图2（图中略去了圆柱形容器4上方的零部件），每组电阻元件组包括至少四个位于同一高度的裸露电阻6（例如，图2中每组电阻元件组示出了四个裸露电阻），每组电阻元件组的裸露电阻6在圆柱形容器4的内壁上沿周向均匀分布，每组电阻元件组的裸露电阻6均平行于容器支撑底板3，在圆柱形容器4的上边缘上密封连接有容器上盖7，在容器上盖7的中部设有穿孔（图中未示出），裸露电阻6的两端均连接有包有绝缘层的导线8，导线8均从容器上盖7的穿孔穿出到圆柱形容器4之外，在容器上盖7的穿孔中设有密封胶（图中未示出），密封胶密封该穿孔，裸露电阻6的两端连接的导线8均与电阻检测器连接（电阻检测器在图中未示出）。

具体地，可以将底座弹簧2的下端与底座板1的上表面焊接从而固定，可以将底座弹簧2的上端与容器支撑底板3的下表面焊接从而固定。可以在圆柱形容器4的底部涂上粘胶从而将圆柱形容器4固定在容器支撑底板3的上表面上。裸露电阻6可以采用普通的高阻值电阻丝，裸露电阻6可以通过胶水固定到圆柱形容器4的内壁上。裸露电阻6优选为长条状的裸露电阻。进一步地，裸露电阻6优选为长条状且为片状的裸露电阻，如可以采用涂有金属氧化物的导电薄膜，导电薄膜可以通过丝网印刷的方式固定在圆柱形容器4的内壁上。电阻检测器可以采用现有的万用表，万用表为电学领域公知的可以测量电阻的装置。

在使用本实施例时，将底座板1水平固定安装到需要测量风向和风速的场合。当起风时，如图3所示，风吹在圆柱形容器4上，圆柱形容器4受力使底座弹簧2发生弯曲，容器支撑底板3和圆柱形容器4变得倾斜，圆柱形容器4中的导电溶液5的液位发生变化，这时会有一部分裸露电阻6受到导电溶液5的浸泡。不同的风向将对应不同的底座弹簧2弯曲方向，对应地就有不同方位的裸露电阻6受到导电溶液5的浸泡，不同的风力将对应不同的底座弹簧2弯曲程度，对应地就有不同高度的裸露电阻6受到导电溶液5的浸泡。而每个裸露电阻在圆柱形容器4的内壁上的方位和高度都是已知的，多组裸露电阻形成了一个电阻矩阵，每个裸露电阻6将对应着一个风向和风速等级。当裸露电阻6受到导电溶液5的浸泡时，导电溶液5能够参与导电，这样电阻检测器经由导线从裸露电阻6的两端测量得到实测阻值将小于裸露电阻6的原始阻值。通过裸露电阻6两端测得的实测阻值，比较它们的实测阻值与原始阻值的大小，就能够判断有哪些裸露电阻受到了导电溶液5的浸泡，进而判断出风向和风速。

举例来说，如电阻元件组的组数为三组，每组电阻元件组中的裸露电阻个数为4个，在固定底座板1时让每组电阻元件组的四个裸露电阻6在水平方向的位置分别对应东南西北四个方向，通过万用表可以方便地从各裸露电阻6的两端测量这两端之间的实测电阻。以图3为例，通过测量各裸露电阻6两端之间的实测阻值，比较各裸露电阻6的实测阻值与其原始阻值的大小，可以知道位于最低的一组电阻元件组中的东侧的裸露电阻6的实测阻值小于其原始阻值，这时就能够判断东侧的裸露电阻6受到了浸泡，底座弹簧2向东弯曲了，于是就能够确定风向是西风。如果通过测量判断只有最低的一组电阻元件组中有两个裸露电阻6对应的实测电阻均小于其原始阻值，例如东侧的和南侧的裸露电阻6，则能够判断底座弹簧2向东南方向弯曲了，于是能够确定风向是西北风。其他的风向情况判断以此类推。另一方面，关于风速的判断，以图3为例，通过测得的各实测阻值能够判断出只有最低的一组电阻元件组中有裸露电阻6受到了浸泡，这时能够判断风速属于1级（该风速定级是对于本装置来说的）。为了能够直接地得出标准风速的大小，测量者可以利用已有的测量标准风速的装置在不同风速环境下测量，得到底座弹簧2弯曲程度与风速之间的对应关系表，即只有一组电阻元件组中有裸露电阻6受到了导电溶液5的浸泡时对应的风速大小、只有两组电阻元件组中有裸露电阻6受到了导电溶液5的浸泡时对应的风速大小、三组电阻元件组中都有裸露电阻6受到了导电溶液5的浸泡时对应的风速大小。通过该对应关系表，在采用本实用新型测风时就能够对应得出风速的值。值得一提的是，前面所说的利用已有的测量风速的装置在不同环境下测量风速是为了给出底座弹簧2弯曲程度与风速之间的对应关系，对于本实用新型风向和风速的传感装置的同一个实施例来说，该对应关系是不变的，在得出该对应关系之后，就不再需要已有的测量风速的装置参与测量风速了。

根据前面说明的工作原理可知，当电阻元件组的组数越多时，测量得出的风速大小将越精确，考虑到裸露电阻6的宽度，电阻元件组的总组数优选为2～8组。另一方面，当每组电阻元件组中裸露电阻6的个数越多时，测量得出的风向也将越精确，考虑到常用的风向种类、裸露电阻6的长度，每组电阻元件组中的裸露电阻6的个数优选为4个或8个。当每组电阻元件组中的裸露电阻的个数为8个时，各裸露电阻可以分别对应东风、东南风、南风、西南风、西风、西北风、北风、东北风。

另外值得一提的是，电阻检测器属于现有技术，如何利用裸露电阻6两端连接的导线测量裸露电阻6两端之间的实测阻值为电学领域的普通技术人员所知晓，例如电工常用的万用表就具备检测电阻的功能，另外，电阻检测器还可以采用其他现有的具备检测电阻功能的模拟电路、数字电路或带有微处理器的电路。

在本实施例中，导电溶液5被密封在圆柱形容器4内，能够防止导电溶液5从圆柱形容器4中流出或被蒸发。

考虑到从圆柱形容器4中伸出的导线可能在靠近容器上盖7的位置因频繁的弯折而损坏，本实施例进一步作出了改进，如图1所示，本实施例还包括保护弹簧9，保护弹簧9的下端固定在容器上盖7的上表面的中部位置，所有导线8均从保护弹簧9中穿过。当伸出容器上盖7的导线8弯折时，保护弹簧9能够相应地发生一定的弹性变形从而阻挡导线8的进一步弯折，使导线8弯折的曲率较小，从而保护导线8，延长导线8的使用寿命。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种风向和风速的传感装置，其特征在于，包括水平设置的底座板（1），在所述底座板（1）上固定有底座弹簧（2），所述底座弹簧（2）的下端固定在所述底座板（1）的上表面上，在所述底座弹簧（2）的上端固定有容器支撑底板（3），所述底座弹簧（2）的上端固定在所述容器支撑底板（3）的下表面的中部位置，在所述容器支撑底板（3）的上表面上固定有圆柱形容器（4），在所述圆柱形容器（4）内盛有导电溶液（5），在所述圆柱形容器（4）的内壁上固定有至少两组电阻元件组，每组电阻元件组的高度均高于所述导电溶液（5）的液面高度，且各组电阻元件组依次自下而上设置，每组电阻元件组包括至少四个位于同一高度的裸露电阻（6），每组电阻元件组的裸露电阻（6）在所述圆柱形容器（4）的内壁上沿周向均匀分布，每组电阻元件组的裸露电阻（6）均平行于所述的容器支撑底板（3），在所述圆柱形容器（4）的上边缘上密封连接有容器上盖（7），在所述容器上盖（7）的中部设有穿孔，所述裸露电阻（6）的两端均连接有包有绝缘层的导线（8），所述导线（8）均从所述容器上盖（7）的穿孔穿出到所述圆柱形容器（4）之外，在所述容器上盖（7）的穿孔中设有密封胶，所述密封胶密封所述穿孔，所述裸露电阻（6）的两端连接的导线（8）均与电阻检测器连接。

2.根据权利要求1所述的风向和风速的传感装置，其特征在于，所述电阻检测器为万用表。

3.根据权利要求2所述的风向和风速的传感装置，其特征在于，还包括保护弹簧（9），所述保护弹簧（9）的下端固定在所述容器上盖（7）的上表面的中部位置，所述导线（8）均从所述保护弹簧（9）中穿过。

4.根据权利要求3所述的风向和风速的传感装置，其特征在于，所述底座弹簧（2）的下端与所述底座板（1）的上表面焊接固定，所述底座弹簧（2）的上端与所述容器支撑底板（3）的下表面焊接固定。

5.根据权利要求4所述的风向和风速的传感装置，其特征在于，每组所述电阻元件组中的裸露电阻（6）的个数为4个或8个。

6.根据权利要求5所述的风向和风速的传感装置，其特征在于，所述电阻元件组的总组数为2～8组。