JPH09196959A - 風向風速計 - Google Patents
風向風速計Info
- Publication number
- JPH09196959A JPH09196959A JP746996A JP746996A JPH09196959A JP H09196959 A JPH09196959 A JP H09196959A JP 746996 A JP746996 A JP 746996A JP 746996 A JP746996 A JP 746996A JP H09196959 A JPH09196959 A JP H09196959A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- vortex
- wind
- sensors
- vortex generator
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】可動部を持たないカルマン渦列現象を用いて耐
久性の優れた風向風速計を得ることを課題としたもので
ある。 【解決手段】空気中に固定配置された円柱状の渦発生
体、この渦発生体の円周方向に等間隔で取り付けられた
複数個の圧力センサ、及びこの圧力センサの出力が取り
込まれるマイクロプロセッサを備え、渦発生体により発
生するカルマン渦に伴う圧力変動周波数を前記圧力セン
サで検出して前記マイクロプロセッサにより風速を求め
ると共に、発生したカルマン渦に伴う前記渦発生体の円
周方向の圧力変動を前記圧力センサによって検出しその
圧力変動の時間平均値を予めパターン化された時間平均
圧力分布と比較することにより前記マイクロプロセッサ
により風向を求めるようにしたものである。
久性の優れた風向風速計を得ることを課題としたもので
ある。 【解決手段】空気中に固定配置された円柱状の渦発生
体、この渦発生体の円周方向に等間隔で取り付けられた
複数個の圧力センサ、及びこの圧力センサの出力が取り
込まれるマイクロプロセッサを備え、渦発生体により発
生するカルマン渦に伴う圧力変動周波数を前記圧力セン
サで検出して前記マイクロプロセッサにより風速を求め
ると共に、発生したカルマン渦に伴う前記渦発生体の円
周方向の圧力変動を前記圧力センサによって検出しその
圧力変動の時間平均値を予めパターン化された時間平均
圧力分布と比較することにより前記マイクロプロセッサ
により風向を求めるようにしたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、風向及び風速をカ
ルマン渦列現象を利用して計測するようにした風向風速
計に関するのである。
ルマン渦列現象を利用して計測するようにした風向風速
計に関するのである。
【０００２】
【従来の技術】風向風速計として、図４に示す構造のも
のが知られている。この風向風速計は、方向指示翼１と
複数個の風車２よりなるもので、風向の測定は方向指示
翼１の回転角度をエンコーダ３により検出して行い、風
速の測定は風車２の回転数を回転計４により検出して行
うようになっている。このような風向風速計は、構造が
簡単であるなどの理由によって従来より広く用いられて
いるが、方向指示翼１及び風車２とも可動部を持つ為、
その可動部の磨耗などにより長期的な耐久性或いは信頼
性に乏しいという欠点があった。
のが知られている。この風向風速計は、方向指示翼１と
複数個の風車２よりなるもので、風向の測定は方向指示
翼１の回転角度をエンコーダ３により検出して行い、風
速の測定は風車２の回転数を回転計４により検出して行
うようになっている。このような風向風速計は、構造が
簡単であるなどの理由によって従来より広く用いられて
いるが、方向指示翼１及び風車２とも可動部を持つ為、
その可動部の磨耗などにより長期的な耐久性或いは信頼
性に乏しいという欠点があった。
【０００３】ここで、流れの中に柱状物体（渦発生体）
を挿入するとその表面より境界層が剥離して後方の流れ
の中にカルマン渦列が形成されるが、その渦の周波数は
あるレイノズル数範囲において流速の１次に比例するこ
とから、渦発生周波数を計測することにより流速を求め
ることがてきるということは既に知られている。このよ
うなカルマン渦列現象を利用した流速計は可動部を持た
ないことから、耐久性が優れている特徴がある。
を挿入するとその表面より境界層が剥離して後方の流れ
の中にカルマン渦列が形成されるが、その渦の周波数は
あるレイノズル数範囲において流速の１次に比例するこ
とから、渦発生周波数を計測することにより流速を求め
ることがてきるということは既に知られている。このよ
うなカルマン渦列現象を利用した流速計は可動部を持た
ないことから、耐久性が優れている特徴がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのように可
動部を持たないカルマン渦列現象を用い、方向指示翼及
び風車よりなる従来の風向風速計に比較してはるかに耐
久性の優れた風向風速計を得ることを課題としたもので
ある。
動部を持たないカルマン渦列現象を用い、方向指示翼及
び風車よりなる従来の風向風速計に比較してはるかに耐
久性の優れた風向風速計を得ることを課題としたもので
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】課題を解決するための手
段は、空気中に固定配置された円柱状の渦発生体、この
渦発生体の円周方向に等間隔で取り付けられた複数個の
圧力センサ、及びこの圧力センサの出力が取り込まれる
マイクロプロセッサを備え、前記渦発生体により発生す
るカルマン渦に伴う圧力変動周波数を圧力センサで検出
して前記マイクロプロセッサにより風速を求めると共
に、発生したカルマン渦に伴う前記渦発生体の円周方向
の圧力変動を前記圧力センサによって検出しその圧力変
動の時間平均値を予めパターン化された時間平均圧力分
布と比較することにより前記マイクロプロセッサにより
風向を求めるようにしたたものである。以下、本発明の
実施の形態について詳細に説明する
段は、空気中に固定配置された円柱状の渦発生体、この
渦発生体の円周方向に等間隔で取り付けられた複数個の
圧力センサ、及びこの圧力センサの出力が取り込まれる
マイクロプロセッサを備え、前記渦発生体により発生す
るカルマン渦に伴う圧力変動周波数を圧力センサで検出
して前記マイクロプロセッサにより風速を求めると共
に、発生したカルマン渦に伴う前記渦発生体の円周方向
の圧力変動を前記圧力センサによって検出しその圧力変
動の時間平均値を予めパターン化された時間平均圧力分
布と比較することにより前記マイクロプロセッサにより
風向を求めるようにしたたものである。以下、本発明の
実施の形態について詳細に説明する
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係わる風向風速計
の一実施の形態を示す構成図である。図において、１０
は空気の流れの中に固定配置された円柱状の渦発生体、
２１〜２６は夫々圧力センサである。これらの圧力セン
サは渦発生体１０の表面において円周方向に等間隔で取
り付けられている。３０はマイクロプロセッサで、圧力
センサ２１〜２６はこのマイクロプロセッサ３０に接続
されている。
の一実施の形態を示す構成図である。図において、１０
は空気の流れの中に固定配置された円柱状の渦発生体、
２１〜２６は夫々圧力センサである。これらの圧力セン
サは渦発生体１０の表面において円周方向に等間隔で取
り付けられている。３０はマイクロプロセッサで、圧力
センサ２１〜２６はこのマイクロプロセッサ３０に接続
されている。
【０００７】このような構成において、流れの中に固定
配置された渦発生体１０により、後方の流れの中に図２
に示す如くカルマン渦１１が形成され、そのカルマン渦
１１に伴う圧力変動は圧力センサ２１〜２６によって検
出される。カルマン渦の発生は前記のようにあるレイノ
ズル数範囲において流速の１次に比例することから、圧
力センサ２１〜２６の出力をマイクロプロセッサ３０に
取り込み、発生したカルマン渦に伴う圧力変動周波数を
計測することによって流れの速さ，即ち風速を求めるこ
とがてきる。
配置された渦発生体１０により、後方の流れの中に図２
に示す如くカルマン渦１１が形成され、そのカルマン渦
１１に伴う圧力変動は圧力センサ２１〜２６によって検
出される。カルマン渦の発生は前記のようにあるレイノ
ズル数範囲において流速の１次に比例することから、圧
力センサ２１〜２６の出力をマイクロプロセッサ３０に
取り込み、発生したカルマン渦に伴う圧力変動周波数を
計測することによって流れの速さ，即ち風速を求めるこ
とがてきる。
【０００８】ここで、渦発生体１０が図１，図２に示す
如く円柱体の場合、この渦発生体により発生するカルマ
ン渦に伴う渦発生体表面の円周方向における時間平均圧
力分布は図３のようなパターンになっている。図３にお
いて、横軸は図２に示す如く渦発生体１０の円周方向の
角度θ（＝時間的変化）を取ってあり、縦軸にこのθに
対する圧力変化の時間平均値を示してある。渦発生体１
０が実施の形態の如く円柱の場合、その渦発生に伴う図
３に示す圧力分布のパターンは流速が変化しても殆ど変
化しない。その為、渦発生体１０の表面の圧力分布これ
を捉えることにより、風速を求めることができる。
如く円柱体の場合、この渦発生体により発生するカルマ
ン渦に伴う渦発生体表面の円周方向における時間平均圧
力分布は図３のようなパターンになっている。図３にお
いて、横軸は図２に示す如く渦発生体１０の円周方向の
角度θ（＝時間的変化）を取ってあり、縦軸にこのθに
対する圧力変化の時間平均値を示してある。渦発生体１
０が実施の形態の如く円柱の場合、その渦発生に伴う図
３に示す圧力分布のパターンは流速が変化しても殆ど変
化しない。その為、渦発生体１０の表面の圧力分布これ
を捉えることにより、風速を求めることができる。
【０００９】図１に示す如く、渦発生体１０は円柱体と
なっており、この円柱体の表面の円周方向に圧力センサ
２１〜２６が等間隔で取り付けられている。本発明にお
いては、円柱体の表面円周方向に取り付けられた圧力セ
ンサ２１〜２６の出力，即ちカルマン渦発生に伴う圧力
変動周波数をこれらの圧力センサで取り出し、その出力
信号をマイクロプロセッサ３０に取り込んで各圧力セン
サの時間平均を求め、その値を図３に示すパターンと比
較することにより、風向を求めるようになっている。
なっており、この円柱体の表面の円周方向に圧力センサ
２１〜２６が等間隔で取り付けられている。本発明にお
いては、円柱体の表面円周方向に取り付けられた圧力セ
ンサ２１〜２６の出力，即ちカルマン渦発生に伴う圧力
変動周波数をこれらの圧力センサで取り出し、その出力
信号をマイクロプロセッサ３０に取り込んで各圧力セン
サの時間平均を求め、その値を図３に示すパターンと比
較することにより、風向を求めるようになっている。
【００１０】このような構成の本発明においては、可動
部を持たないカルマン渦列を利用して風向風速を求めて
いるので、従来の方向指示翼及び風車を用いて構成した
風向風速計に比較してはるかに耐久性の優れた風向風速
計を実現することができる効果がある。
部を持たないカルマン渦列を利用して風向風速を求めて
いるので、従来の方向指示翼及び風車を用いて構成した
風向風速計に比較してはるかに耐久性の優れた風向風速
計を実現することができる効果がある。
【００１１】上述では、１個の渦検出体１０を用いて２
次元の風向風速を検出する場合について説明したが、こ
の方式でも３次元方向の成分が小さければ精度良く風向
風速を検出することができる。しかし、図１に示す渦検
出体１０を２個垂直に用い、各圧力センサの出力を夫々
マイクロプロセッサ３０に取り込み演算によって３次元
的な風向風速を求めるようにすることにより、３次元方
向の成分が大きくても精度良く風向風速を求めることが
できる。
次元の風向風速を検出する場合について説明したが、こ
の方式でも３次元方向の成分が小さければ精度良く風向
風速を検出することができる。しかし、図１に示す渦検
出体１０を２個垂直に用い、各圧力センサの出力を夫々
マイクロプロセッサ３０に取り込み演算によって３次元
的な風向風速を求めるようにすることにより、３次元方
向の成分が大きくても精度良く風向風速を求めることが
できる。
【００１２】なお、上述では圧力センサとして２１〜２
６の６個を用いた場合について説明したが、圧力センサ
は個数が多いほど風向の検出精度を向上させることがで
きるものである。又、その圧力センサ２１〜２６の種類
としては特に限定するものではないが、例えば半導体圧
力センサ，或いは高分子圧電膜のような圧電素子は小型
で高感度であるので、これらの圧力センサをこの種の風
向風速計に用いて特に好適である。又、これらの圧力セ
ンサを渦発生体の表面に取り付けた場合について説明し
たが、渦発生体に圧力導入孔を設け、渦発生体内部に圧
力センサを配置するようにしても良い。なお、本発明は
風向風速だけでは無く、流体の流向流速を測定すること
もできるものである。
６の６個を用いた場合について説明したが、圧力センサ
は個数が多いほど風向の検出精度を向上させることがで
きるものである。又、その圧力センサ２１〜２６の種類
としては特に限定するものではないが、例えば半導体圧
力センサ，或いは高分子圧電膜のような圧電素子は小型
で高感度であるので、これらの圧力センサをこの種の風
向風速計に用いて特に好適である。又、これらの圧力セ
ンサを渦発生体の表面に取り付けた場合について説明し
たが、渦発生体に圧力導入孔を設け、渦発生体内部に圧
力センサを配置するようにしても良い。なお、本発明は
風向風速だけでは無く、流体の流向流速を測定すること
もできるものである。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
耐久性の優れた風向風速計を簡単な構成によって実現す
ることができる効果がある。
耐久性の優れた風向風速計を簡単な構成によって実現す
ることができる効果がある。
【図１】本発明に係わる風向風速計の一実施の形態を示
す図である。
す図である。
【図２】渦発生体の渦発生を説明する為の図である。
【図３】渦発生に伴う渦発生体の円周方向の時間平均圧
力分布を示す図である。
力分布を示す図である。
【図４】従来の風向風速計の一例の構成図である。
１０ 渦検出体 ２１〜２６ 圧力センサ ３０ マイクロプロセッサ
フロントページの続き (72)発明者 田中 仁章 東京都武蔵野市中町２丁目９番32号 横河 電機株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】空気中に固定配置された円柱状の渦発生
体、この渦発生体の円周方向に等間隔で取り付けられた
複数個の圧力センサ、及びこの圧力センサの出力が取り
込まれるマイクロプロセッサを備え、渦発生体により発
生するカルマン渦に伴う圧力変動周波数を前記圧力セン
サで検出して前記マイクロプロセッサにより風速を求め
ると共に、発生したカルマン渦に伴う前記渦発生体の円
周方向の圧力変動を前記圧力センサによって検出しその
圧力変動の時間平均値を予めパターン化された時間平均
圧力分布と比較することにより前記マイクロプロセッサ
により風向を求めるようにした風向風速計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP746996A JPH09196959A (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 風向風速計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP746996A JPH09196959A (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 風向風速計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09196959A true JPH09196959A (ja) | 1997-07-31 |
Family
ID=11666666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP746996A Pending JPH09196959A (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | 風向風速計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09196959A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10118810A1 (de) * | 2001-04-17 | 2002-10-31 | Meinecke Ag H | Wirbelfrequenz-Strömungsmesser |
| CN103217548A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-07-24 | 中南大学 | 一种涡街风速计 |
| CN103399167A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-20 | 浙江理工大学 | 一种可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置 |
| CN106443057A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-22 | 王华锋 | 一种流速压感定量测量仪 |
| CN109444460A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-03-08 | 合肥凌山新能源科技有限公司 | 一种用于风力发电的风向测量装置及其测量方法 |
| CN112031582A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-12-04 | 佛山市三水凤铝铝业有限公司 | 一种智能化门窗 |
-
1996
- 1996-01-19 JP JP746996A patent/JPH09196959A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10118810A1 (de) * | 2001-04-17 | 2002-10-31 | Meinecke Ag H | Wirbelfrequenz-Strömungsmesser |
| CN103217548A (zh) * | 2013-03-25 | 2013-07-24 | 中南大学 | 一种涡街风速计 |
| CN103399167A (zh) * | 2013-07-26 | 2013-11-20 | 浙江理工大学 | 一种可用于气体与液体介质的流向和流速传感装置 |
| CN106443057A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-22 | 王华锋 | 一种流速压感定量测量仪 |
| CN109444460A (zh) * | 2018-10-17 | 2019-03-08 | 合肥凌山新能源科技有限公司 | 一种用于风力发电的风向测量装置及其测量方法 |
| CN112031582A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-12-04 | 佛山市三水凤铝铝业有限公司 | 一种智能化门窗 |
| CN112031582B (zh) * | 2020-08-14 | 2022-06-17 | 佛山市三水凤铝铝业有限公司 | 一种智能化门窗 |
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