KR101452476B1 - Anemometer - Google Patents

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KR101452476B1
KR101452476B1 KR1020130137961A KR20130137961A KR101452476B1 KR 101452476 B1 KR101452476 B1 KR 101452476B1 KR 1020130137961 A KR1020130137961 A KR 1020130137961A KR 20130137961 A KR20130137961 A KR 20130137961A KR 101452476 B1 KR101452476 B1 KR 101452476B1
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송기홍
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Abstract

The present invention provides an anemometer that can be produced, repaired, and maintained with convenience. The anemometer that detects wind strength and direction includes a base that is formed in axial symmetry; a square cross-sectional column that is formed to extend vertically from an upper end of the base; a round bar-shaped deformation section that is formed to extend from the column and guides a deformation of the column with wind; an external cover that is configured to have the shape of a cylinder in which a space is formed, has a hole formed in an upper end portion for the deformation section to be accommodated, and is coupled with the base; four displacement sensors that are attached to four respective sides of the column; and a processing device that calculates the wind direction and strength by detecting signals of the displacement sensors.

Description

풍향풍속계{Anemometer}Wind direction anemometer {Anemometer}

본 발명은 풍향풍속계에 관한 것으로 더욱 상세하게는 로드셀을 이용하여 외기의 영향을 받지않고 풍속 및 풍향을 측정할 수 있는 풍향풍속계에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wind direction anemometer, and more particularly, to a wind direction anemometer capable of measuring a wind speed and a wind direction without being influenced by outside air using a load cell.

통상 풍향풍속계는 바람의 방향과 바람의 속도를 측정하는 장치로 크게 회전 날개를 이용한 것과 초음파를 이용한 것으로 구분된다.The wind direction anemometer is a device for measuring wind direction and wind speed, and it is classified into two types, one using a rotary wing and the other using an ultrasonic wave.

회전 날개를 이용한 구성은 예를 들면, 등록실용 제330330호에 개시된 바와 같이, 풍속을 측정하는 풍속용 회전체와 풍향을 측정하기 위한 고정체를 포함하여 풍속과 풍향을 비교적 정확하게 측정한다.The configuration using the rotary vane, for example, includes a wind speed rotator for measuring the wind speed and a fixture for measuring the wind speed, as disclosed in Japanese Utility Model Registration No. 330330, and relatively accurately measures the wind speed and the wind direction.

상기 방식은 비교적 단순하고 시각적인 인지도를 가지고 있으나, 겨울 등에 눈이 오거나 비가 오는 경우에는 회전체가 바람과 연동되지 않는 경우가 종종있다. 특히 폭설이나 추위가 연속되는 경우에는 회전체 자체가 얼어 회전되지 않아 풍속 및 풍향을 측정하지 못하는 단점이 있다.Although this method is relatively simple and has a visual recognition, it is often the case that the rotating body is not linked to the wind when it is snowy or rainy in winter. Especially, when the heavy snow or cold is continuous, the rotating body itself is not freezing, and the wind speed and the wind direction can not be measured.

한편, 초음파를 이용한 구성은 특허 제941289호에 개시된 바와 같이, 바람의 속도를 초음파 센서를 이용하여 측정하고, 바람의 방향은 통상의 블레이드를 이용하여 측정하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the configuration using ultrasonic waves is characterized in that the wind speed is measured using an ultrasonic sensor and the wind direction is measured using a normal blade, as disclosed in Japanese Patent No. 941289.

상기 방식은 풍속이 정교하게 측정되는 장점이 있으나, 풍향의 측정을 역시 기계적인 방법으로 수행되므로, 폭설이나, 폭우 또는 연속되는 추위 등에는 기계적인 부위가 바람과 연동되지 않으며, 또한 공기의 매질 변화로 초음파 측정값이 일부 차이를 나타내어 정교한 측정이 곤란한 점이 있다.However, since the measurement of the wind direction is also performed by a mechanical method, the mechanical part is not interlocked with the wind due to heavy snow, heavy rain or continuous cold, , There are some differences in ultrasound measurement values, making it difficult to perform precise measurement.

따라서, 외기 특히 눈이나 비 등에 영향을 받지 않고, 바람의 크기와 방향을 측정할 수 있는 새로운 방식의 풍향풍속계가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a new type of wind direction anemometer that can measure wind size and direction without being affected by outside air, especially snow or rain.

상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 본 출원인에 의해 출원된 공개특허 제2013-0109520호를 들 수 있다. 상기 발명은 바람에 의하여 변형되는 컬럼의 변형량을 감지하여 바람의 크기와 방향을 감지하는 구성으로 외기의 영향을 받지 않는 점과 새로운 방식의 풍향풍속계를 제시하는 높은 장점이 있다.In order to overcome such disadvantages, Patent Application No. 2013-0109520 filed by the present applicant is cited. The present invention has a high advantage in that it is not affected by the outside air and presents a new type of anemic anemometer by detecting the amount of deformation of the column deformed by the wind and detecting the size and direction of the wind.

그러나, 컬럼의 변형이 다소 복잡하고, 전체 부품의 구성이 제조 및 유지보수가 다소 어려운 단점이 있다.However, there is a disadvantage in that the deformation of the column is somewhat complicated, and the constitution of the entire parts is somewhat difficult to manufacture and maintain.

따라서, 변형에 의하여 바람의 크기와 방향을 감지하면서, 제작과 유지보수가 편리한 새로운 형태의 풍향풍속계가 필요한 실정이다.
Therefore, there is a need for a new type of wind direction anemometer that is easy to manufacture and maintain while detecting the size and direction of wind by deformation.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 제작 및 유지보수가 편리한 풍향풍속계를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a wind direction and speed anemometer that is easy to manufacture and maintain.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 바람의 크기와 방향을 감지하는 풍향풍속계에 있어서, 축대칭형상으로 형성되는 베이스; 상기 베이스의 상단에 수직으로 연장형성되는 정사각형 단면의 컬럼; 상기 컬럼에 연정형성되며, 바람에 의하여 상기 컬럼의 변형을 유도하는 원형봉 형상의 변형부; 내부에 공간이 형성된 원통형상으로 구성되며, 상단부에는 상기 변형부를 수용하는 홀이 형성되고, 상기 베이스와 결합하는 외부 커버; 상기 컬럼의 4변에 각각 부착되는 4개의 변위 센서; 및 상기 변위 센서의 신호를 감지하여 바람의 방향과 크기를 계산하는 처리장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wind direction anemometer for sensing wind size and direction, comprising: a base formed axially symmetrically; A column of square cross section extending vertically to the top of the base; A circular rod shaped deformation portion formed in the column and inducing deformation of the column by wind; An outer cover which is formed in a cylindrical shape having a space therein and has an upper end formed with a hole for receiving the deformed portion, Four displacement sensors respectively attached to four sides of the column; And a processing device for sensing the signal of the displacement sensor and calculating the direction and magnitude of the wind.

바람직하게는, 상기 변형부에 결합하는 축대칭 형상의 상단 커버를 더 포함하며, 상기 상단 커버는 상기 외부 커버의 상단부 위에 위치하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the apparatus further comprises an axially symmetrical top cover coupled to the deformable portion, wherein the top cover is positioned above the top portion of the outer cover.

더욱 바람직하게는, 상기 베이스의 홀과 상기 변형부사이에는 유연성 실링 부재가 결합하는 것을 특징으로 한다.More preferably, a flexible sealing member is coupled between the hole of the base and the deformed part.

더욱 바람직하게는, 상기 베이스는 상기 외부 커버의 내면과 접촉하여 밀봉성 향상시키는 밀봉재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the base further comprises a sealing material that contacts the inner surface of the outer cover to improve the sealing property.

더욱 바람직하게는, 상기 처리장치는 상기 4개의 변위 센서 값을 사전에 입력된 변위 센서와 바람의 방형 및 크기값을 대응시켜 바람의 방향과 크기를 계산하는 것을 특징으로 한다.
More preferably, the processing apparatus calculates the direction and magnitude of the wind by associating the four displacement sensor values with a pre-input displacement sensor and a wind square and magnitude value of the wind.

본 발명에 따른 풍향풍속계는 변형이 발생되는 컬럼을 제외하고, 모든 구성이 축대칭 요소로 구성되어 제작이 편리하고, 조립이 간편한 특징이 있어, 제조 단가가 낮은 효과가 있으며, 또한 바람을 맞는 요소만이 외부로 돌출 형성되고, 뱐향을 감지하는 요소들은 내부에 위치하여 외부 환경에 대한 영향을 최소화하여 유지보수가 편리한 효과를 제공한다.
The wind direction anemometer according to the present invention is characterized in that all the components are constituted by axially symmetric elements except for a column in which deformation is generated so that it is convenient to manufacture and is easy to assemble and has a low manufacturing cost, And the elements for detecting the inclination are positioned inside to minimize the influence on the external environment, thereby providing a convenient maintenance effect.

도 1은 본 발명에 따른 풍향풍속계의 구조를 나타내는 단면도이며,
도 2는 도 1에 도시된 베이스의 사시도이며,
도 3은 도 1에 도시된 컬럼의 사시도이며,
도 4는 도 1에 도시된 변형부의 사시도이며,
도 5는 도 1에 도시된 외부 커버의 사시도이며,
도 6은 도 1에 도시된 변위 센서와 바람의 관계를 설명하는 구성도이다.1 is a sectional view showing the structure of a wind direction and velocity anemometer according to the present invention,
Fig. 2 is a perspective view of the base shown in Fig. 1,
Figure 3 is a perspective view of the column shown in Figure 1,
Figure 4 is a perspective view of the deformed portion shown in Figure 1,
Fig. 5 is a perspective view of the outer cover shown in Fig. 1,
FIG. 6 is a diagram illustrating the relationship between the displacement sensor and the wind shown in FIG. 1; FIG.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 풍향풍속계(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 환형의 형태로 구성되어 내부에 신호처리를 위한 다수의 부품이 위치하는 베이스(10), 상기 베이스(10) 상단에 정사각형의 단면 형태로 수직으로 결합하는 컬럼(20), 상기 컬럼(20)의 변형을 감지하는 다수의 변위 센서(30), 상기 컬럼(20)에 수직으로 연장형성되어 바람에 위하여 변형되는 원형 단면의 변형부(40), 상기 변형부(40)에 고정되는 축대칭 형태의 상단 커버(50), 상기 상단 커버(50)와 상기 베이스(10) 사이에 위치하여 풍향풍속계(100)의 내부를 밀폐하는 외부 커버(60), 상기 베이스(10) 내부에 위치하여 상기 변위 센서(30)의 변형에 따라 바람의 방향과 크기를 계산하는 처리장치(90)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the wind direction anemometer 100 according to the present invention includes a base 10 having an annular shape and having a plurality of parts for signal processing disposed therein, A plurality of displacement sensors 30 sensing the deformation of the column 20, a deformation of a circular cross section extending perpendicular to the column 20 and deformed for wind, An upper cover 50 axially symmetrically fixed to the deforming portion 40 and a lower cover 50 disposed between the upper cover 50 and the base 10 to seal the inside of the wind direction anemometer 100 An outer cover 60 and a processing device 90 positioned inside the base 10 and calculating the direction and size of the wind according to the deformation of the displacement sensor 30. [

먼저, 베이스(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 환형 단면으로 구성되며, 전체적으로 축대칭 형상으로 이루어져 있다.First, the base 10 is formed as an annular section as shown in FIG. 2, and is formed as an axisymmetric shape as a whole.

또한 외면에는 다수의 단(11)이 형성되며, 필요한 경우 상기 단(11)의 수는 변경 가능하나, 하부의 마지막 단(11a)에는 외부 커버(60)이 하단 부분이 접촉하는 형태로 결합한다.A plurality of stages 11 are formed on the outer surface and the number of the stages 11 can be changed if necessary. However, the lower end of the outer cover 60 is engaged with the lower end 11a of the lower stage 11a .

또한 외면에는 환형의 밀봉재(12)가 삽입 고정되며, 상기 밀봉재(12)는 상기 외부 커버(60) 내면에 접촉하여 밀봉구조를 형성한다.Also, an annular sealing material 12 is inserted and fixed on the outer surface, and the sealing material 12 contacts the inner surface of the outer cover 60 to form a sealing structure.

한편, 상기 베이스(10) 상단 중앙에는 정사각형 단면의 컬럼(20)이 수직이로 결합한다.On the other hand, a column 20 having a square cross section is vertically coupled to the center of the upper end of the base 10.

상기 컬럼(20)은 바람에 의하여 변형되는 구성으로, 측면에 중앙에는 도 3에 도시된 바와 같이 변위 센서(30)가 부착된다.The column 20 is configured to be deformed by wind, and a displacement sensor 30 is attached to the side of the column 20 as shown in FIG.

상기 변위 센서(30)는 상기 컬럼(20)의 변형을 측정하는 것으로, 고체 표면의 변형을 측정할 수 있는 어떠한 센서로 구성할 수 있으며, 스트레인 게이지가 바람직하다.The displacement sensor 30 measures the deformation of the column 20 and can be constructed of any sensor capable of measuring the deformation of the solid surface, and a strain gauge is preferred.

한편, 상기 컬럼(20)의 끝단에는 도 4에 도시된 바와 같이, 원형 단면의 변형부(40)가 연장형성된다. 상기 변형부(40)는 동일한 원형단면의 환봉으로 형성되며, 바람에 의하여 이동하여 상기 컬럼(20)의 변형을 유도하는 역할을 하며, 바람에 의하여 이동이 발생될 수 있도록 그 길이를 적절히 선정한다.On the other hand, as shown in FIG. 4, a deformed portion 40 having a circular cross section is formed at the end of the column 20. The deformed portion 40 is formed of a round bar having the same circular cross section and moves by the wind to induce the deformation of the column 20 and the length of the deformation portion 40 is appropriately selected so that the movement can be generated by the wind .

또한 상기 변형부(40)에는 축대칭 형상의 상단 커버(50)가 결합한다. 사기 상단 커버(50)의 중심에는 결합홀(51)이 형성되며, 상기 결합홀(51)에 상기 변형부(40)가 삽입되어 고정되어, 상기 변형부(40)와 일체로 형성되어, 상기 변형부(40)가 바람에 의하여 일부 이동하는 경우 같이 이동한다.The deformable portion 40 is also engaged with an axially symmetrical top cover 50. The engaging hole 51 is formed at the center of the upper cover 50 and the deformed portion 40 is inserted and fixed to the engaging hole 51 to be integrally formed with the deformed portion 40, And moves as the deformed portion 40 partially moves by the wind.

한편, 외부 커버(60)는 도 5에 도시된 바와 같이, 내부에 공간이 형성되는 실린더 형상을 기초로 하여 상단에는 상단부(61)가 형성되고, 상기 상단부(61)의 중앙에는 내부에 홀(63)이 형성되는 관통부(62)가 돌출형성된다.5, an upper end portion 61 is formed at an upper end of the outer cover 60, and a hole (not shown) is formed at the center of the upper end portion 61, 63 are formed in the through-hole 62.

상기 홀(63)은 상기 변형부(40)의 직경보다 크게 형성하고, 상기 변형부(40)가 상기 홀(63)에 삽입되는 경우 외기의 유입을 방지하기 위하여 유연성 실링부재(65) 상기 변형부(40)와 상기 홀(63) 사이에 위치한다.The hole 63 is formed to be larger than the diameter of the deforming portion 40 and the flexible sealing member 65 may be deformed to prevent the inflow of the outside air when the deforming portion 40 is inserted into the hole 63. [ (40) and the hole (63).

물론 상기 유연성 실링부재(65)는 상기 변형부(40)의 이동 방해를 최소화하는 강도로 구성하는 것이 바람직하다.Of course, the flexible sealing member 65 preferably has a strength that minimizes disturbance of movement of the deformation portion 40.

한편, 본 발명에 따른 풍향풍속계(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 정사각형 단면의 컬럼(20)의 각 변에 변위 센서(30)를 부착하고, 상기 4개의 변위 센서(30)의 값을 감지하여 방향의 방향과 크기를 감지한다.6, the directional anemometer 100 according to the present invention includes a displacement sensor 30 attached to each side of a column 20 having a square cross section, and the value of the four displacement sensors 30 And detects the direction and size of the direction.

이때, 바람의 벡터값을 W라 하면, W의 x방향의 성분은 Wx, y방향의 성분은 Wy로 나타낼 수 있다.At this time, if the vector value of the wind is W, the component of W in the x direction can be represented by Wx, and the component in the y direction can be represented by Wy.

그리고 단면의 수평 축을 H, 수직 축을 V라하고, 변위 센서(30)는 정사각형 변의 각 중앙에 위치시키고 상면에서 반시계 방향으로 (1), (2), (3), (4)로 칭한다.The horizontal axis of the cross section is H and the vertical axis is V. The displacement sensor 30 is positioned at the center of each square and is referred to as (1), (2), (3) and (4) in the counterclockwise direction.

Wx성분의 바람은 (2)를 +x변형률, (4)를 동일한 크기의 -x변형률을 갖는 형태로 컬럼(20)을 변형시킨다.The wind of the Wx component transforms (2) the + x strain, (4) the column (20) in the form of having the same magnitude of -x strain.

그리고, Wy성분의 바람은 (3)을 +y변형률 (1)을 동일한 크기의 -y변형률을 갖는 형태로 컬럼(20)을 변형시킨다.Then, the wind of the Wy component transforms (3) the column (20) into a form having the same magnitude of -y strain as the + y strain (1).

따라서, 위 바람 성분은 탄성 영역에서 발생하므로 사전에 바람크기와 변형률을 데이터 베이스화하는 경우 Wx, Wy의 크기를 바로 산정할 수 있고, 또한 (1), (3)의 부호 관계, (2), (4)의 부호 관계를 측정하면, Wx, Wy의 부호를 산정할 수 있으므로, 바람의 크기와 방향을 측정할 수 있다.(1), (2), (3), (4), (5) and (6) (4), the sign of Wx, Wy can be calculated, so that the size and direction of the wind can be measured.

여기서 상기와 같은 연산을 별도의 처리장치(90)를 통하여 수행할 수 있으며, 또한 상기 처리장치(90)는 상기 변윈 센서(60)들의 작동을 위한 별도의 구성들을 포함한다.Here, the above-described operation can be performed through a separate processing device 90, and the processing device 90 also includes separate configurations for the operation of the above-described sensors 60.

특히, 변형률과 바람의 크기를 상기 처리장치(90) 내의 메모리에 저장된 계산테이블을 적용하는 경우 적은 계산으로 바람의 방향과 크기를 신속히 산정할 수 있는 장점이 있다.Particularly, when the calculation table stored in the memory in the processing device 90 is applied to the strain and the wind size, there is an advantage that the direction and size of the wind can be calculated quickly with a small calculation.

상기 계산테이블은 90도 방향으로 바람을 인가하고, 그에 해당하는 변위 센서(30)의 변형량을 저장한 것으로 바람 크기를 달리하여 다양한 변형률을 내장하고, 실제 바람 크기가 저장된 값들과 차이가 있을 경우 인접하는 두개의 값을 보간으로 계산할 수 있다.
The calculation table stores the amount of deformation of the displacement sensor 30 corresponding to the wind direction in a direction of 90 degrees, and incorporates various strains with different wind sizes. When the actual wind size is different from the stored values, Can be calculated by interpolation.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And all of the various forms of embodiments that can be practiced without departing from the technical spirit.

10: 베이스 11, 11a: 단
12: 밀봉재 20: 컬럼
30: 변위 센서 40: 변형부
50: 상단 커버 51: 결합홀
60: 외부 커버 61: 상단부
62: 관통부 63: 홀
65: 실링부재 90: 처리장치
100: 풍향풍속계10: base 11, 11a: stage
12: Seal material 20: Column
30: displacement sensor 40:
50: upper cover 51: engaging hole
60: outer cover 61: upper end
62: penetrating part 63: hole
65: sealing member 90: processing device
100: Wind direction anemometer

Claims (5)

바람의 크기와 방향을 감지하는 풍향풍속계에 있어서,
축대칭형상으로 형성되는 베이스;
상기 베이스의 상단에 수직으로 연장형성되는 정사각형 단면의 컬럼;
상기 컬럼에 연장형성되며, 바람에 의하여 상기 컬럼의 변형을 유도하는 원형봉 형상의 변형부;
내부에 공간이 형성된 원통형상으로 구성되며, 상단부에는 상기 변형부를 수용하는 홀이 형성되고, 상기 베이스와 결합하는 외부 커버;
상기 컬럼의 4변에 각각 부착되는 4개의 변위 센서; 및
상기 변위 센서의 신호를 감지하여 바람의 방향과 크기를 계산하는 처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍향풍속계.
In a wind direction anemometer that detects the magnitude and direction of wind,
A base formed in an axially symmetrical shape;
A column of square cross section extending vertically to the top of the base;
A circular rod shaped deformation part extending from the column and inducing deformation of the column by wind;
An outer cover which is formed in a cylindrical shape having a space therein and has an upper end formed with a hole for receiving the deformed portion,
Four displacement sensors respectively attached to four sides of the column; And
And a processing device for detecting the signal of the displacement sensor and calculating the direction and magnitude of the wind.
청구항 1에 있어서, 상기 변형부에 결합하는 축대칭 형상의 상단 커버를 더 포함하며, 상기 상단 커버는 상기 외부 커버의 상단부 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 풍향풍속계.
The wind direction anemometer of claim 1, further comprising an axially symmetrical top cover coupled to the deformed portion, wherein the top cover is positioned above the top portion of the outer cover.
청구항 2에 있어서, 상기 외부 커버의 홀과 상기 변형부사이에는 유연성 실링 부재가 결합하는 것을 특징으로 하는 풍향풍속계.
The wind direction anemometer according to claim 2, wherein a flexible sealing member is coupled to the hole of the outer cover and the deformed part.
청구항 3에 있어서, 상기 베이스는 상기 외부 커버의 내면과 접촉하여 밀봉성을 향상시키는 밀봉재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍향풍속계.
[4] The wind direction anemometer of claim 3, wherein the base further comprises a seal member that contacts the inner surface of the outer cover to improve the sealability.
청구항 4에 있어서, 상기 처리장치는 상기 4개의 변위 센서 값을 사전에 입력된 변위 센서와 바람의 방형 및 크기값을 대응시켜 바람의 방향과 크기를 계산하는 것을 특징으로 하는 풍향풍속계.
[4] The wind direction anemometer according to claim 4, wherein the processing device calculates the direction and size of the wind by associating the four displacement sensor values with a pre-input displacement sensor and wind square and magnitude values.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06213911A (en) * 1992-09-28 1994-08-05 Hitachi Cable Ltd Wind direction anemometer and measuring method for wind direction and wind velocity
KR20010110286A (en) * 2001-11-23 2001-12-12 이종한 Measurement device of the wind and wind velocity
KR20130109520A (en) * 2012-03-27 2013-10-08 주식회사 포인트 Anemoscope

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