CN205229186U - 一种风速智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种风速智能控制装置，属于自动控制技术领域，包括风洞、风速检测模块、风速控制模块和主控制模块；所述风速检测模块包括皮托管、差压计、铂电阻通风干湿表和气压采集模块，所述皮托管安装在所述风洞的试验段，所述皮托管与所述差压计耦合，所述铂电阻通风干湿表和所述气压采集模块安装在所述风洞内部，所述差压计、所述铂电阻通风干湿表及所述气压采集模块的输出端均与所述主控制模块耦合；所述风速控制模块包括变频器及电机，所述变频器分别与所述电机及所述主控制模块耦合，所述电机的转轴与所述风洞的风机连接。本装置提高了风洞试验段的风速的可控性，并极大地提高了风速表的检定效率和风速表检定结果的质量。

Description

一种风速智能控制装置

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种风速智能控制装置。

背景技术

现今，随着我国气象事业的发展，各种型号的风速传感器或其它常规的风速测定仪表的使用越来越多，且对于风速传感器或其它常规的风速测定仪表的测试精度的要求也越来越高。风速测定仪表经过长时间的使用，各参数可能发生偏移，使用时间越长，偏移越严重，极大地影响了测量精度，从而影响了气象判定结果的准确性。因此，需要定期对风速传感器或其它常规的风速测定仪表进行检定。由于风速测定仪表的种类繁多，数量庞大，校准工作相当繁重。传统的人工操作的检定方法效率低，检定结果容易受到人为操作的影响，准确度差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风速智能控制装置，以实现风速标准数据的自动采集和处理以及风洞中风速的自动控制，用于风速传感器或其它常规的风速测定仪表的检定，减小人为因素对检定结果不确定度的影响，从而有效地提高风速表检定结果的质量。

本实用新型是这样实现的：

一种风速智能控制装置，用于风速表的检定，包括：风洞、风速检测模块、风速控制模块和主控制模块；

所述风速检测模块包括皮托管、差压计、铂电阻通风干湿表和气压采集模块，所述皮托管安装在所述风洞的试验段，所述皮托管的输出端与所述差压计耦合，所述铂电阻通风干湿表和所述气压采集模块安装在所述风洞内部，所述差压计、所述铂电阻通风干湿表及所述气压采集模块的输出端均与所述主控制模块耦合；

所述风速控制模块包括变频器及电机，所述变频器分别与所述电机的输入端及所述主控制模块耦合，所述电机的转轴与所述风洞的风机连接。

进一步地，所述风速智能控制装置还包括交流稳压器，所述交流稳压器的输入端与市电耦合，所述交流稳压器的输出端与所述差压计、所述铂电阻通风干湿表、所述气压采集模块及所述变频器耦合。

进一步地，所述风速智能控制装置还包括异步串行接口卡，所述异步串行接口卡分别与所述变频器、所述差压计、所述铂电阻通风干湿表、所述气压采集模块及所述主控制模块耦合。

进一步地，所述风速智能控制装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述主控制模块耦合。

进一步地，所述人机交互模块包括检测模式选择按键、检定点设置按键、检定点选择按键、被检表读数输入按键及检定结果输出按键，所述检测模式选择按键、检定点设置按键、检定点选择按键、被检表读数输入按键及检定结果输出按键均与所述主控制模块耦合。

进一步地，所述人机交互模块还包括显示模块，所述显示模块与所述主控制模块耦合。

进一步地，还包括打印机，所述打印机与所述主控制模块耦合。

进一步地，所述风洞为EDE14型风洞。

进一步地，所述异步串行接口卡为智能多串口卡。

进一步地，所述主控制模块为PC机。

本实用新型提供的风速智能控制装置由风洞、风速检测模块、风速控制模块和主控制模块组成，实现了风洞试验段的风速的检测和自动控制。变频器与电机组成的变频调速系统，提高了风洞试验段的风速的可控性。用于面向气象二级计量机构的轻便风速表的检定时，只需将被检表的读数输入主控制模块即可得到检定结果，极大地提高了风速表的检定工作效率，减小了由于人为因素对检定结果不确定度的影响，从而提高风速表检定结果的质量。此外，该装置可以根据不同类型风速表的检定做适当的设置，例如可以设定检定点、检定模式等，提高了风速表检定过程的自动化程度。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种风速智能控制装置的模块框图。

其中，附图标记分别为：

风洞100；风速检测模块200；皮托管211；差压计212；铂电阻通风干湿表220；气压采集模块230；风速控制模块300；变频器310；电机320。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种风速智能控制装置，用于风速表的检定，主要包括：风洞100、风速检测模块200、风速控制模块300和主控制模块400。所述风速检测模块200包括皮托管211、差压计212、铂电阻通风干湿表220和气压采集模块230，所述皮托管211安装在所述风洞100的试验段，所述皮托管211的总压孔和静压孔分别与所述差压计212耦合，所述铂电阻通风干湿表220和所述气压采集模块230安装在所述风洞100内部，所述差压计212、所述铂电阻通风干湿表220及所述气压采集模块230的输出端均与所述主控制模块400耦合。所述风速控制模块300包括变频器310及电机320，所述变频器310分别与所述电机320的输入端及所述主控制模块400耦合，所述电机320的转轴与所述风洞100的风机连接。

其中，皮托管211用于采集风洞100试验段的总压力和静压力，并发送给差压计212，差压计212测得所述总压力和静压力的压差并发送至主控制模块400，主控制模块400对所述压差进行处理得到该检定点的相当风速。同时，气压采集模块230将采集到的风洞100试验段的气压值发送到主控制模块400，且铂电阻通风干湿表220将采集到的风洞100试验段的温度和湿度信息发送至主控制模块400，所述主控制模块400根据采集到的风洞100试验段的气压及温湿度数据信息得到修正系数，并根据所述相当风速及所述修正系数，得出该检定点的实际风速值。

主控制模块400将计算得到的所述实际风速值与该检定点的预设风速值比较，根据比较结果控制变频器310的频率。例如，该检定点的预设风速值为5m/s，若所述实际风速值高于5m/s，增加变频器310的频率，进而驱动电机320加速；若所述实际风速值低于5m/s，减小变频器310的频率，进而驱动电机320减速。特别是当实际风速值大于5m/s且小于6.5m/s或大于3.5m/s且小于5m/s，变频器310的频率以0.1Hz的步长增减，使得实际风速值逐渐接近检定点预设风速。当实际风速和检定点预设风速值相差在±0.04m/s时，变频器310的频率保持不变，在经过预设稳定时间后即可对风速传感器或其它常规的风速测定仪表根据预设校准标准进行校准。

对风速传感器或其它常规的风速测定仪表进行校准时，每一次校准均优选采集30组数据，当然，采集数据的组数可以根据用户需要设定，再根据预设的平均值求取方法求取平均值，例如可以采用二次平差法。进一步，可以对每一个检定点进行多次校准。根据需要，检定点可以设置多个，例如，1.5m/s、5m/s、10m/s、15m/s、20m/s等。当进入下一个检定点时，主控制模块400发出控制信号至变频器310，控制电机320转速，使风洞100试验段的风速向下一个检定点升速。

本实用新型实施例提供的风速智能控制装置实现了对风洞100内风速的自动检测和自动控制，相对于传统的人工操作的检定方法，提高了对风速传感器或其它常规的风速测定仪表的检定效率和检定结果的准确性。

本实用新型实施例中，风洞100可以优选采用EDE14型风洞，其目的在于：EDE14型风洞具有体积小、试验段大、风速可调节范围宽且流场均匀稳定、噪声低的优点。风洞100的试验段上有安装皮托管211索紧螺母及观察窗口。风速检测模块200中，铂电阻通风干湿表220优选采用3T&H99-2型精密温湿度仪，3T&H99-2型精密温湿度仪是室温下工作的温度、湿度检测仪表，由精密的铂电阻干湿球传感器测量温度湿度，具有测量精度高的优点，有利于提高检定结果的准确性。差压计212可以优选采用JY-380数字式微差压计212。JY-380数字式微差压计212，是利用温度补偿型硅压阻微差压传感器和专用的高精度、高可靠性智能仪表而研制成的高精度压力仪表，具有稳定性好、使用方便等优点，可以采用标准的DB15针RS-232接口和主控制模块400进行通信，即主控制模块400可以随时从端口上读取压力差数据。气压采集模块230可以优选采用XEY02振筒压力仪，XEY02振筒压力仪具有测量精度高、操作简便、体积小、无汞害、耐冲击振动等优点，并可采用标准的DB25针RS-232C接口直接与计算机或其它设备连接。

在风速控制模块300中，电机320可以优选采用BPY90L-A变频调速三相异步电动机，所述BPY90L-A变频调速三相异步电动机能与国内外各种变频装置相配套，构成交流变频调速系统。BPY系列电动机与通用型变频器310组成的开环系统，在基准频率以下，采用V/f控制方法，恒转矩调速范围在1:10以上，低速运转平衡，无转矩脉动，在较小的启动电流下能获得较高的启动转矩；在基准频率以上，电压不变而升高频率，能实现1:2调速范围的恒功率调速。BPY系列电动机带上光电编码器后与矢量控制型变频器310组成的闭环系统，能实现1:100的恒转矩调速和1:2以上的恒功率调速，快速响应优良，动态性能好。而变频器310可以优选采用ACS140。

考虑到电压的稳定性对装置检测结果的精度的影响，本风速智能控制装置还包括交流稳压器，所述交流稳压器的输入端与市电耦合，所述交流稳压器的输出端与所述差压计212、所述铂电阻通风干湿表220、所述气压采集模块230及所述变频器310耦合。这样设计提高了各测量模块输出结果的精度，从而有利于提高风速传感器或其它常规的风速测定仪表的检定结果的准确性。本实用新型实施例中，所述交流稳压器可以优选为SVC9KVA型高精度全三相交流稳压器。

在数据接口电路的设计中，考虑到变频器310、气压采集模块230、铂电阻通风干湿表220、差压计212、与主控制模块400的串行通讯接口的通讯协议或针数不同，例如，ACS140变频器310为RS-485接口，XEY02振筒压力仪为DB25针的RS-232C接口，铂电阻通风干湿表220为DB9针的RS-232接口，JY-380数字式微差压计212为DB15针的RS-232接口，本风速智能控制装置还包括异步串行接口卡，以实现主控制模块400与驱动设备之间的异步通讯，所述异步串行接口卡分别与所述变频器310、所述差压计212、所述铂电阻通风干湿表220、所述气压采集模块230及所述主控制模块400耦合。本实用新型实施例中，所述异步串行接口卡可以优选采用智能多串口卡。

另外，本实用新型实施例提供的风速智能控制装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述主控制模块400耦合，有利于检定设置参数和检定结果的输入输出操作。所述人机交互模块包括按键输入部件和显示部件。其中，所述按键输入部件包括检测模式选择按键、检定点设置按键、检定点选择按键、被检表读数输入按键及检定结果输出按键，所述检测模式选择按键、检定点设置按键、检定点选择按键、被检表读数输入按键及检定结果输出按键均与所述主控制模块400耦合。且所述显示模块也与所述主控制模块400耦合。所述检测模式选择按键用于设置检测模式，所述检测模式有三种，即DEM5-1型、DEM6型和自定义检测模式。所述检定点设置按键用于方便用户设置检定点，例如可以设置1.5m/s、5m/s、10m/s、15m/s、20m/s等检定点。所述检定点选择按键用于方便用户设置检定点，例如可以通过检定点选择按键可以根据用户需要选择合适的从预设的检定点中选择合适的检定点进行检定。所述被检表读数输入按键用于方便用户输入被检风速表在每个检定点的读数。所述检定结果输出按键用于控制主控制模块400将处理得到的检定结果输出。进一步，可以通过显示模块显示出来；也可以通过外接的打印机打印检定记录表和检定证书，所述打印机与所述主控制模块400耦合。

本实用新型实施例中，主控制模块400可以优选为PC机，例如台式电脑或笔记本电脑。

本实用新型提供的风速智能控制装置由风洞100、风速检测模块200、风速控制模块300和主控制模块400组成，实现了风洞试验段的风速的检测和自动控制。由变频器310与电机320组成的变频调速系统，提高了风洞试验段的风速的可控性。用于面向气象二级计量机构的轻便风速表的检定时，只需将被检表的读数输入主控制模块400即可得到检定结果，极大地提高了风速表的检定工作效率，减小了由于人为因素对检定结果不确定度的影响，从而提高风速表检定结果的质量。此外，该装置可以根据不同类型风速表的检定做适当的设置，例如可以设定检定点、检定模式等，提高了风速表检定过程的自动化程度。

在本实用新型所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的模块，可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风速智能控制装置，用于风速表的检定，其特征在于，包括：风洞、风速检测模块、风速控制模块和主控制模块；

所述风速检测模块包括皮托管、差压计、铂电阻通风干湿表和气压采集模块，所述皮托管安装在所述风洞的试验段，所述皮托管的输出端与所述差压计耦合，所述铂电阻通风干湿表和所述气压采集模块安装在所述风洞内部，所述差压计、所述铂电阻通风干湿表及所述气压采集模块的输出端均与所述主控制模块耦合；

所述风速控制模块包括变频器及电机，所述变频器分别与所述电机的输入端及所述主控制模块耦合，所述电机的转轴与所述风洞的风机连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：交流稳压器，所述交流稳压器的输入端与市电耦合，所述交流稳压器的输出端与所述差压计、所述铂电阻通风干湿表、所述气压采集模块及所述变频器耦合。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：异步串行接口卡，所述异步串行接口卡分别与所述变频器、所述差压计、所述铂电阻通风干湿表、所述气压采集模块及所述主控制模块耦合。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述主控制模块耦合。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述人机交互模块包括检测模式选择按键、检定点设置按键、检定点选择按键、被检表读数输入按键及检定结果输出按键，所述检测模式选择按键、检定点设置按键、检定点选择按键、被检表读数输入按键及检定结果输出按键均与所述主控制模块耦合。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述人机交互模块还包括显示模块，所述显示模块与所述主控制模块耦合。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括打印机，所述打印机与所述主控制模块耦合。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风洞为EDE14型风洞。

9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述异步串行接口卡为智能多串口卡。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控制模块为PC机。