[发明专利]一种测风仪和测量风速风向的方法

说明书

技术领域

本发明涉及风速风向测量技术领域，特别是涉及一种测风仪以及一种测量风速风向的方法。 

背景技术

目前，在测量风速风向时所采用的测风仪主要包括两种，即：机械式测风仪和热敏式测风仪。 

机械式测风仪的原理是：通过风力带动叶轮转动，将叶轮转动的角速度或叶轮的转数转化为电信号，根据该电信号测算出风速。由于机械式测风仪不能密封，因此对测量环境存在很高的要求，例如：在沙尘环境中叶轮无法正常工作，在低温环境中很容易结冰而导致叶轮无法转动。因此，机械式测风仪的应用范围受到限制，在恶劣环境中无法使用。 

热敏式测风仪的原理是：将物体加热到一定温度后置于气流中，测量被加热物体的温度，通过计算被加热物体的热量损失来计算风速。由于热敏式测风仪直接测量的物理量为温度，因此风速和风向的测量结果很容易受到外界环境温度的影响，测量准确性差。 

总之，现有的测风仪及测量风速风向的方法准确度不高，且受到外界环境的影响较大，这大大限制了测风仪的应用范围和测量的准确性。 

发明内容

本发明提供了一种测风仪，该测风仪具有较高的测量准确度，且不受外界环境的影响。 

本发明还提供了一种测量风速风向的方法，该方法具有较高的测量准确度，且不受外界环境的影响。 

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的： 

本发明公开了一种测风仪，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； 

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；