JPS63214670A - 風向、風速測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、主として気象観測分野で使用される風向及び
風速の測定装置に関するものである。

〔先行技術と問題点〕

本発明の発明者は、先に出願した待顧昭６１−２２７０
０３号に於いて、従来の風向、風速測定装置の問題点を
解決すべく新規な風向、風速測定方法（以下、先行発明
方法という。）及び風向、風速測定装置ｔ　（以下、先
行発明装置という。）を提案した。本発明は上記先行発
明方゛、 法のうち棒体の傾斜方向及び傾斜量によってそれぞれ風
向及び風速を測定する方法を便用した新たな風向、風速
測定装置を提案するものである。

上記先行発明装置に於いては、受風体が風を受けること
による棒体の撓み又は傾斜は磁石の反撥力に抗して生ず
るように構成されているため微風域での上記撓み量又は
傾斜量が少なく、当該微風域でのｊ風向及び風速の測定
には難点がある。

〔発明の目的〕

本発明は、以上に述べた問題点を解決すべく提案するも
ので、前記先行発明方法を匣用した５風向、風速測定装
置に於いて、符に微風域での測定に適した風向、風速測
定装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手板〕

上記目的のため、本発明は、球形の受風体を全方位に傾
斜自在にされた棒体によって自然の姿態で垂直下方に支
持し、核棒体の運動の支点となる支点機構の近傍に当該
棒体の傾斜方向及び傾斜量を例えば４個の静鑞容脩の変
化で検出するセ／すを設けるようにしたものである。

〔発明の作用〕

受風体が風を受けると、当該受風体を垂直下方に支持し
ている棒体が上記風の方向に上記風の強さに対応する量
だけ傾斜する。この傾斜は受風体の支持が自然の姿態に
よる垂直下方であることにより、微風域に於いても有意
な傭で発現する。

上記棒体の傾斜はセンサにより例えば４方向に分割して
検出される。この４方向の分割された傾斜をベクトル合
成することで風向及び風速が求められる。

〔発明の実施例〕

図面はいずれも本発明の詳細な説明するもので、第１図
は風向、風速測定装置の全体を示す斜視図、第２図は支
点機構部分及びセンサ部分の詳細を示す断面図、第３図
は支点機構の断面図、第４図はセンサの斜視図、第５図
はセンサ部の作用を説明する図、第６図は処理装置の概
要を示すブロック図である。

第１図に示すように、本発明に係る風向、風速測定装置
は風向、風速計Ｓと処理装置Ｐとでなり、時に風向、風
速計の構成に特徴がある。

まず、この風向、風速計Ｓについて説明する。

風向、風速計Ｓは、球形の受風体１と、該受風体１を垂
直下方に支持する棒体２と、該棒体２を全方位に傾斜自
在に支持する支点機構及び核棒本２の傾斜方向と傾柵量
とを検出するセンサを含む機構部（以下、支点センサ部
という。）３、該受風体１、棒体２及び支点スンサ部３
でなる部分を、当該受風体１が連動自在であるように例
えば地表等から浮かせて保持するスタンド４でなり、該
スタンド４の適宜の所には上記センサからの計測イキ号
を処理装置Ｐに中継するコネクタ５が取り付けられてい
る。また、このスタンド４は、受風体１が受ける風を擾
乱しないように脚部の形状、寸法等が配慮されている。

支点センサ部３は、第２図に示すように、ドーム形状の
保護ケース６内に支点機構７とセンサ８とが構成されて
おり、上記保護ケース６がスタンド４に垂下固定される
ことによって当該支点センサ部３全体がスタンド４に取
り付けられている。

支点機構７は、保護ケース６の底部分に取り付けられた
基板９に取付具１０．１１によって固定されておシ、そ
の固定位置は後述のセンサ８の内部で、当該支点機構７
の運動中心点Ａが上記センサ８の球形状（センサ８は中
空状の球形に構成されている。）の中心点と一致する位
置に設定されている。また、当該支点機構７には、その
運動中心点Ａを通って棒体２が固定され、基板９の孔９
０１を通して当該棒体２が垂直下方に自然垂下しており
、当該棒体２は矢印Ｂで示すように上記運動中心点Ａを
中心に全方位に（いかなる方向にも）揺動運動が可能で
あるようになっている。

支点機構７は、第３図に示すように所謂ジンバル機構で
構成されており、上記したように棒体２は当該ジンバル
機構によって全方位に揺動可能である。すなわち、第３
図によυ支点機構７を詳細ＫＦａ明すると、棒体２の揺
動の支点位′ｖ（運動中心点Ａと一攻する。）に固定さ
れた＠７０１は例えばボールベアリングを用いた軸受７
０２，７０３を介してフレーム７０４に転勤自在に取り
付けられており、上記フレーム７０４には上記軸７０１
と同一平面上の直角方向で運動中心点Ａ７に通る直線上
に軸７０５，７０６が固定されていて、当該＠７０５，
７０６は例えばボールベアリングを用いた軸受７０７．
７０８を介してフレーム７０９に転勤自在に取り付けら
れ、このフレーム７０９が前記取付具１０．１１に固定
されている。

上記ジンバル機構を採用した支点機構７によシ、棒体２
は第３図に於ける左右方向に揺ｍ可能であり、フレーム
７０４は第３図に於ける上下方向揺動可能である。この
２つの揺動姿態の合成によシ上記棒体２は全方位に揺動
可能となる。また、上記軸７０１，７０５及び７０６を
回転ＯＴ能に軸支する軸受７０２．７０３．７０７及び
７０８にボールベアリングを採用したことによって上記
棒体２は極めて小さい力によシ揺動がＯＴ能であり、受
風体１で受ける風が微風域の虱であっても上記棒体２は
良好に追従して傾斜する。

センサ８は、第２図に示すように、取付具１０゜１１に
よって基板９に固定的に取り付けられた互に径の異なる
球面を有する帯形状の２個の静止構体８０１，８０２と
、棒体２の先端に中央部分が固定され、当該棒体２の揺
動に従って揺動する略半球面形状の運動構体８０３で構
成され、当該静止構体８０１，８０２及び運１２１構体
８０３はいずれも中空で、それらの中心はいずれも棒体
２の運動中心点ＡＫあるように設定されている。また、
運動構体８０３は上記２つの静止構体８０１，８０２の
間に形成された空間Ｃを、これら２つの静止構体８０１
，８０２に非接触で出入するようにその径が設定されて
おり、棒体２の揺動に従って当該運動構体８０３は上記
空間Ｃを矢印りに示す如く運動し、静止構体８０１，８
０２と運動構体８０３との対向面積が棒体２の揺動量に
応じて変化する。

また、上記空間Ｃは上記運動構体８０３の運動の安定化
を図るためにダンパ用オイル８０４で満たされている。

外側の静止構体８０１の内面及び内側の静止構体８０２
の外面には、第４図に示すように（世し、第４図では外
側の静止構体８０１についてのみ示しである。）、面全
体を第４図に於ける縦方向に４区分して、それぞれの区
分に静止電極８０５〜８０８及び８０９〜８１２が、例
えば導電体の貼付又は蒸着によって形成されており、当
該静止電極８０５〜８０８と静止電極８０９〜８１２と
は、第５凶に示すように１つずつが運動構体８０３を挾
んで対向配置されていて、対向している一対は互に電気
的に接続されている。また、運動構体８０３の外面と内
面には運動電極８１３が無区分で上記静止を礪８０５〜
８１２と同様の構造で形成されている。

以上の構造により、静止電極８０５〜８０８と運動電甑
８１３とで構成された４つの靜電容縫と、静止電極８０
９〜８１２と運動電極８１３とで構成された４つの静電
容量の互に対向したものどうし力（並列接続されて、前
記棒体２の揺動による静止構体８０１．８０２と運ＩＩ
ｂ構体８０３との対向面積の変化によって値が変化する
４組の可変静電容量が構成されており、それぞれの静電
容量の変化は端子Ｔ、を共通端子としてそれぞれ端子Ｔ
、〜Ｔ４から出力される。

センサ８の構成は上記の他、運動構体８０３を高誘電率
の誘電体で構成しく運動′１１ｃ極８１３は形成しない
）、２つの静止構体８０１，８０２間に当該運動構体８
０３が出入りすることによって、静止電極８０５〜８０
８と静止電極８０９〜８１２とで形成され九靜′ｌｔｄ
量を変化せしめるように構成することもできる。この場
合に於いては静止成極８１）５〜８０８及び静止域極８
０９〜８１２が七れぞれｒＰＰｔ容肴の喧極となるので
前記第５図のように互に接続されることはなく、か一つ
いずれか一万の静止ｔ＝ｓｏｓ〜８０８又は８０９〜８
１２を無が割に構成できる。

処理装置Ｐは、第６図に示すように、前記センサ８に構
成された４組の可変＃電’ｇｔ（これをＣ，、Ｃ，とす
る。）の値によって発掘周波数が決定される４組の発掘
回路２１〜２４、咳発損回路２１〜２４の出力借号の波
形整形を行なう４組の波形整形回路３１〜３４、Ｃ］’
Ｌ）を主体に構成され、上記波形整形回路３１〜３４か
ら出力される１８号を処理して風向及び風力を演算する
処理回路４０、及び該処理回路４０で演算した風向及び
風力を表示し又は記録する表示記録器５０で構成嘔れる
。

また、処理装置Ｐの上記構成のうち、少くとも発掘回路
２１〜２４は、第２凶に示すように支点センサ部３の保
ｊケース６内でセンサ８の近傍に配置されるのが望まし
い。すなわち、センサ８から出力される静を容量の変化
を発掘１ｇ号に変換して処理装置Ｐに送出することによ
り、風向、風速計Ｓと処理装置Ｐを結合しているケーブ
ルの浮遊容量〈よって生ずる測定誤差が排除できるから
である。

次に、実施例の作用を説明する。

受風体１がａＷを受けると％該受風体１は風Ｗを受けた
方向と反対の方向に、かつ当該風Ｗの風圧と上記受風体
１がこれに作用している重力により元の位置に戻ろうと
する刀とが平衡した所まで移動する。これＫよって棒体
２は支点機１１１７（運動中心点Ａ）を支点として上記
風Ｗを受けた方向と反対の方向に上記風Ｗの風圧に対応
した大きさの角匿だけ傾＋する。

上記棒体２の傾斜により運動構体８０３は静止構体８０
１と８０２の間の空間Ｃを矢印りのように移動し、静止
電極８０５〜８１２と運動を極８１３との対向面積が変
化して、これらによって形成される前記可変静電容量Ｃ
１〜Ｃ６が上記棒体２の傾斜に対応したそれぞれの値に
変化する。処理装ＴＩＰの発掘回路２１〜２４はそれぞ
れ上記可変静電容量０１〜Ｃ番の値に対応■周波数の発
掘信号を出力し、この発掘信号はそれぞれ波形整形回路
３１〜３４で波形整形されて処理回路４０に入力され、
ここで信号処理が行なわれ、風向及び風速が演算される
。

センサ８に構成された４つの可変靜ｔ　ｇ　ｔ　Ｃｔ〜
Ｃ，はそれぞれ前記受風体１の偏位方向及び変位置、す
なわち、棒体２の傾斜方向及び傾斜量を４方位にか割し
て表わした値と対応した値となるので、この４方位の値
を処理回路４０に於いてベクトル合成をすることにより
風向及び風速が得られる。すなわち、合成ベクトルの方
向が風速を表わし、合成ベクトルの長さが風速を表わす
。

以上のようにして得られた風向及び風速は表示記録器５
０に表示され記録される。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明は、前記先行発明
方法を使用した風向、風速測定装置に於いて、受風体を
全方位に揺動自在に支持し、かつ自然の姿態で支持点よ
り垂直下方に支持するようにしたものであ抄、前記先行
発明装置で得られる効果が全て享受できる他、荷に微風
域での風向、風速の測定が可能となるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の詳細な説明するもので、第１図
は風向、風速測定装置の全体を示す斜視凶、第２図は支
点機構部分及びセンサ部分の詳細を示す断面図、第３図
は支点機構の断面図、第４図はセンサの斜視図、第５区
はセン？部の作用を説明する図、第６図は処理装置の概
要を示すブロック図である。 （主な記号） １・・・受風体　　　　　２・・・棒体３・・・支点セ
ンサ部　　７・・・支点機構８・・・センサ。 第　３　図　　７　支点機端 ７０３（軸受）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　風を受ける球形の受風体と、該受風体が下端に固定
   されていて当該受風体を垂直下方に支持する棒体と、該
   棒体の支持点に設けられていて当該棒体を全方位に傾斜
   自在に支持する支点機構と、該支点機構の近傍に設けら
   れていて上記棒体の傾斜方向及び傾斜量に対応した値の
   測定信号を送出するセンサと、該センサからの測定信号
   を処理して風向及び風速を演算する処理装置でなる風向
   、風速測定装置。 ２　支点機構がジンバル機構により構成されている特許
   請求の範囲第１項に記載の風向、風速測定装置。 ３　センサが、４つに区分配置された球面帯形状の静止
   電極と、該静止電極と少間隙を保ちながら棒体の傾斜運
   動に従って上記静止電極との対向面積が変化するように
   運動する略半球面形状の運動電極とでなる４つの可変静
   電容量で構成されている特許請求の範囲第１項に記載の
   風向、風速測定装置。 ４　センサが、少くとも一方が４つに区分配置され、相
   互間に所定の間隔を保って対向した球面帯形状の一対の
   静止電極と、棒体の傾斜運動に従って上記一対の静止電
   極の間の間隔に出入する略半球面形状の誘電体とでなる
   可変静電容量で構成されている特許請求の範囲第１項に
   記載の風向、風速測定装置。