CN204945161U - 一种风速传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风速传感器，包括第一超声波换能器、第二超声波换能器、连接杆、信号处理电路模块和结构支架；结构支架包括横杆、底座和关键件；两个超声波换能器通过连接杆连接，第一超声波换能器位于远离关键件的一端；第二超声波换能器与第一超声波换能器相对设置，位于第一超声波换能器与关键件之间；关键件为连接杆与横杆的转角结构件，确定了连接杆与横杆之间的夹角，靠近第二超声波换能器，位于第二超声波换能器与底座之间；设置于底座的下部的信号处理电路模块对第一超声波换能器和第二超声波换能器进行驱动，对接收到的信号进行计算，得到风速信息。本实用新型降低了安装和维护的难度，提供的防脱落链条防止意外脱落。

Description

一种风速传感器

技术领域

本实用新型涉及风速监测技术领域，尤其涉及一种管道内风速传感器。

背景技术

风速传感器在固定的地点可连续监测风速、风量(风量＝风速X横截面积)大小，能够对所处地点的风速、风量进行实时显示。

一些传统风速传感器，例如三杯式机械风速传感器、皮托管风速计等，由于存在启动风速、防雨水等问题，均不适合在轨道车辆的通风系统中使用。

在轨道车辆的通风系统中，风速传感器需要监测通风支路中的风速信息。现有的风速传感器上需要配备至少四个换能器，分别测量四个方向的风速信息。风速传感器整体体积较大，风阻较大，不适合风速较高的风路中使用。

而且，在通风支路中，风速传感器安装在风机的正上方，通风传感器和通风支路的通风管道管壁采用安装支架连接，受重力和风力影响，存在风速传感器脱落，掉进通风管道损坏风机的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提供了一种风速传感器，以解决现有的超声波风速传感器的换能器数量多、重量和体积大、对风速传感器安装和维护困难的问题。

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种风速传感器，包括：第一超声波换能器、第二超声波换能器、连接杆、信号处理电路模块和结构支架；其中，结构支架包括：横杆、底座和关键件；

第一超声波换能器和第二超声波换能器通过连接杆连接，且第一超声波换能器位于远离关键件的一端；

第二超声波换能器与第一超声波换能器相对设置，且位于第一超声波换能器与关键件之间；

关键件为连接杆与横杆的转角结构件，确定了连接杆与横杆之间的夹角，关键件靠近第二超声波换能器，且位于第二超声波换能器与底座之间,其设置的角度决定了第一超声波换能器和第二超声波换能器对垂直于横杆方向风速的敏感度；

设置于底座的下部的信号处理电路模块对第一超声波换能器和第二超声波换能器进行驱动，并对接收到的信号进行计算，得到风速信息。

优选地，关键件在横杆上的安装角度与第一超声波换能器和第二超声波换能器的工作性能具有对应关系。

优选地，第一超声波换能器和第二超声波换能器互为信号收发端。

优选地，第一超声波换能器和第二超声波换能器之间保持预设距离；第一超声波换能器和第二超声波换能器之间静风速条件下的信号传输延时固定。

优选地，信号处理电路模块对第一超声波换能器和第二超声波换能器接收到的信号进行计算，得到常规风速和风的正反方向信息。

优选地，常规风速在0至60m/s之间。

优选地，常规风速的准确度为±0.5m/s，分辨率为0.1m/s。

优选地，还包括：与结构支架和第一超声波换能器连接的第一防脱落链条，以及，与结构支架和第二超声波换能器连接的第二防脱落链条。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的风速传感器采用两个超声波换能器，减少了换能器的数量，降低了安装和维护的难度；减小了产品体积，降低了风阻，提高了安全性；降低了产品成本。

两个超声波换能器相对设置，且之间的距离固定，信号传输延时也固定，采集到的信号不受温度的影响。

本实用新型提供的风速传感器没有机械转动部件，不存在机械磨损、阻塞、冰冻等问题，同时也没有“机械惯性”，不存在启动风速。

为超声波换能器提供防脱落链条，防止意外脱落，损坏风机，避免安全隐患的发生。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种风速传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种风速传感器的电路部分系统框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。实施例1

本实施例提供了一种风速传感器。

所述风速传感器包括：第一超声波换能器100、第二超声波换能器102、连接杆112、信号处理电路模块104、结构支架、第一防脱落链条和第二防脱落链条。其中，结构支架包括横杆106、底座108和关键件110。可以根据实际的安装条件调整横杆106和底座108的安装位置。

参照图1，示出了本实施例提供的一种风速传感器的结构示意图。

第一超声波换能器100和第二超声波换能器102通过连接杆112连接，且第一超声波换能器100位于远离关键件110的一端。

第二超声波换能器102与第一超声波换能器100相对设置，且位于第一超声波换能器100与关键件110之间。

第一超声波换能器100和第二超声波换能器102互为信号收发端。当第一超声波换能器100发送信号时，第二超声波换能器102接收信号；当第二超声波换能器102发送信号时，第一超声波换能器100接收信号。

第一超声波换能器100和第二超声波换能器102之间保持预设的固定距离；第一超声波换能器100和第二超声波换能器102之间静风速条件下的信号传输延时固定。在第一超声波换能器100和第二超声波换能器102之间有风存在时，第一超声波换能器100和第二超声波换能器102之间的信号传输延时会增大或者减小。可以通过信号传输延时的变化计算风速。第一超声波换能器100和第二超声波换能器102之间的信号传输延时可以通过信号处理电路模块104计算获得。

关键件110为连接杆112与横杆106的转角结构件，确定了连接杆112与横杆106之间的夹角，关键件110靠近第二超声波换能器102，且位于第二超声波换能器102与底座108之间,其设置的角度决定了第一超声波换能器100和第二超声波换能器102对垂直于横杆106方向风速的敏感度。

关键件110在横杆106上的安装角度与第一超声波换能器100和第二超声波换能器102的工作性能具有对应关系，即关键件110在横杆106上的安装角度决定了第一超声波换能器100和第二超声波换能器102的工作性能。

超声波在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加。若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向若与风向相反，它的速度会变慢。因此，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。通过计算即可得到精确的风速和风向。由于声波在空气中传播时，它的速度受温度的影响很大；超声波换能器分别检测两个通道上的两个相反方向的风速信息，因此温度对超声波速度产生的影响可以忽略不计。

由于没有机械转动部件，不存在机械磨损、阻塞、冰冻等问题，同时也没有“机械惯性”，设置于底座108的下部的信号处理电路模块104对第一超声波换能器100和第二超声波换能器102进行驱动，并对接收到的信号进行计算，可捕捉瞬时的风速变化，不仅可测出常规风速(平均风速)，也可测出风速中的高频脉动成分。

同时，得到的常规风速、风的正反方向信息和高频脉动被传输至与风速传感器相连的变送器。

变送器用于给风速传感器提供电源。变送器将得到的风速数据通过RS485总线传送给风速监控主机。

变送器具有如下特性：

a)低功耗，工作功率小于1w

b)通讯稳定可靠，通讯最大距离达800m(9600波特率)

c)具有自检功能，运行状态LED指示功能

d)体积小巧，便于安装和维护

为防止超声波换能器脱落，还设置有防脱落链条，包括：与结构支架和第一超声波换能器100连接的第一防脱落链条，以及，与结构支架和第二超声波换能器102连接的第二防脱落链条。

本实施例提供的风速传感器具有以下特性：

a)换能器体积小巧，风阻小

b)适合较恶劣的工作环境：

i.工作温度范围-40゜～+60゜

ii.防尘防水：IP65

c)测量范围广：常规风速为0～60m/s，

d)无启动风速限制

e)测量准确度高：常规风速的准确度为±0.5m/s，分辨率为0.1m/s

f)具备风向探测能力

g)安装方便

h)可维护性能高，一年维护一次即可

i)功耗：监测功耗小于1w。

本实用新型提供的风速传感器的电路部分的系统框图如图2所示，处理器分别通过两个驱动电路驱动第一超声波换能器和第二超声波换能器；第一超声波换能器和第二超声波换能器发出的信号分别经过两个接收电路接收，并传输至处理器对信号进行计算处理，计算处理得到的结果在通过通讯电路传输至变送器。

综上所述，本实用新型提供的风速传感器采用两个超声波换能器，减少了换能器的数量，降低了安装和维护的难度；减小了产品体积，降低了风阻，提高了安全性；降低了产品成本。

两个超声波换能器相对设置，且之间的距离固定，信号传输延时也固定，采集到的信号不受温度的影响。

本实用新型提供的风速传感器没有机械转动部件，不存在机械磨损、阻塞、冰冻等问题，同时也没有“机械惯性”，不存在启动风速。

为超声波换能器提供防脱落链条，防止意外脱落，损坏风机，避免安全隐患的发生。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种风速传感器，其特征在于，包括：第一超声波换能器、第二超声波换能器、连接杆、信号处理电路模块和结构支架；其中，结构支架包括：横杆、底座和关键件；

第一超声波换能器和第二超声波换能器通过连接杆连接，且第一超声波换能器位于远离关键件的一端；

第二超声波换能器与第一超声波换能器相对设置，且位于第一超声波换能器与关键件之间；

关键件为连接杆与横杆的转角结构件，确定了连接杆与横杆之间的夹角，关键件靠近第二超声波换能器，且位于第二超声波换能器与底座之间,其设置的角度决定了第一超声波换能器和第二超声波换能器对垂直于横杆方向风速的敏感度；

设置于底座的下部的信号处理电路模块对第一超声波换能器和第二超声波换能器进行驱动，并对接收到的信号进行计算，得到风速信息。

2.根据权利要求1所述的风速传感器，其特征在于，关键件在横杆上的安装角度与第一超声波换能器和第二超声波换能器的工作性能具有对应关系。

3.根据权利要求1所述的风速传感器，其特征在于，第一超声波换能器和第二超声波换能器互为信号收发端。

4.根据权利要求1所述的风速传感器，其特征在于，第一超声波换能器和第二超声波换能器之间保持预设距离；第一超声波换能器和第二超声波换能器之间静风速条件下的信号传输延时固定。

5.根据权利要求1所述的风速传感器，其特征在于，信号处理电路模块对第一超声波换能器和第二超声波换能器接收到的信号进行计算，得到常规风速和风的正反方向信息。

6.根据权利要求5所述的风速传感器，其特征在于，常规风速在0至60m/s之间。

7.根据权利要求5所述的风速传感器，其特征在于，常规风速的准确度为±0.5m/s，分辨率为0.1m/s。

8.根据权利要求1所述的风速传感器，其特征在于，还包括：与结构支架和第一超声波换能器连接的第一防脱落链条，以及，与结构支架和第二超声波换能器连接的第二防脱落链条。