[发明专利]一种测风仪和测量风速风向的方法

权利要求书

1.一种测风仪，其特征在于，包括：超声波模块、控制计算 模块和输出模块；

超声波模块，包括：测量腔和至少三个传感器；其中，各传 感器之间的距离为预设值，测量腔内的空气与待测环境的空气连 通，所述传感器发送的超声波信号在测量腔内传播；

超声波模块在控制计算模块的控制下确定工作状态；在超声 波模块的每一种工作状态下，只有两个传感器分别处于发送状态和 接收状态，其余传感器均处于空闲状态；超声波模块接收来自控制 计算模块的第一电信号，处于发送状态的传感器将第一电信号转换 成超声波信号并发送到测量腔内的空气中；处于接收状态的传感器 接收在测量腔内的空气中传播的超声波信号，并将接收到的超声波 信号转换成第二电信号传送给控制计算模块；

控制计算模块，按照预设的工作状态轮换规则控制超声波模 块在不同的工作状态之间进行转换，其中，超声波模块处于不同工 作状态下所发送并接收的超声波的传播方向不同；向超声波模块发 送第一电信号，接收来自超声波模块的第二电信号，根据第一电信 号的发送时间和第二电信号的接收时间计算并记录传播时间；根据 处于发送状态的传感器与处于接收状态的传感器之间距离的预设 值确定传播距离；根据不同工作状态下的传播时间以及传播距离计 算风速和风向的测量结果；

输出模块，将控制计算模块提供的风速和风向的测量结果输 出；

其中，所述控制计算模块计算风速和风向的方法是：

通过t1=Lvc+vff1(θ)]]>与t2=Lvc+vff2(θ)]]>2式联立，解得v_f和θ；

其中，t₁、t₂分别表示在2个不同的工作状态下的超声波的传播 时间；L表示超声波的传播距离；v_c表示超声波的速度；v_f表示风速 值；θ表示风向与任意指定方向的夹角；f₁(θ)、f₂(θ)分别表示 在2个不同的工作状态下的风向的影响因素；

或，

通过t1=Lvc+vff1(θ),]]>t2=Lvc+vff2(θ),]]>t3=Lvc+vff3(θ)]]>与t4=Lvc+vff4(θ)]]>4式联立，消除v_c并解得v_f和θ；

其中，t₁、t₂、t₃、t₄分别表示在4个不同的工作状态下的超声 波的传播时间；L表示超声波的传播距离；v_c表示超声波的速度； v_f表示风速值；θ表示风向与任意指定方向的夹角；f₁(θ)、f₂(θ)、 f₃(θ)、f₄(θ)分别表示在4个不同的工作状态下的风向的影响因 素。