[发明专利]基于光点位置敏感的风速风向测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种测量风速风向的传感测试装置，尤其涉及的是一种基于光点位置敏感的风速风向测试装置。

背景技术

目前，国内的气象站大部分还是人工观测的气象站，通过人工去从仪器上读取测量到的数据。这就使得测量气象数据时，需要很多人工劳动。而且很多地方都无法安装测量仪器，从而无法完成气象情况的自动检测。而随着计算机的普及，气象检测可以实现完全自动化，进而出现自动气象站。自动气象站是在电子设备或计算机控制下自动进行气象观测和资料收集、传输的气象站。自动气象站的出现节省了大量人工甚至可以做到无人值守的气象检测。目前，在自动气象站中测量风速风向时广泛应用的仍然为传统的风杯与风向标。

传统的风速测量装置包括风杯和皮托管，分别基于机械和空气动力学原理。在20世纪五六十年代，陆续出现了热丝(膜)风速计和激光多普勒流速计，分别基于传热学原理和多普勒效应。八十年代发展起来的粒子成像测速仪(PIV)，其基本原理为测量流场中示踪粒子在一定时间间隔内的位移，从而获得流场速度的定量信息。这些机械装置体积较大，价格昂贵，而且具有移动部件需要经常维护。

近年来传感器向小型化发展，基于热原理的风速风向传感器得到很大的发展，同时也存在测量量程、功耗和温漂等方面的限制。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于光点位置敏感的风速风向测试装置，通过光点位置敏感原理的来测量风速风向。

技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括风敏杆、光点位置检测传感器和光发射器，其中：风敏杆是垂直的悬臂结构，光发射器设于风敏杆的悬空末端，光点位置检测传感器水平设于风敏杆之下。

所述的风敏杆是中空结构，便于光发射器的供电。

所述的风敏杆的固定端在光点位置检测传感器上的投影和光点位置检测传感器的中心位置相重叠，所述的光点位置检测传感器是圆形，光点位置检测传感器的半径不小于风敏杆的半径。可以保证在最大量程测量时风敏杆弯曲后发出的光还能在光点位置检测传感器的有效检测范围内。

所述的风敏杆是长度可调的风敏杆，可以调节风速测量量程。

本发明的工作原理是：通过将风速风向转化为机械变形进而用光电转换类实现风速风向的测量，风作用于风敏杆上使之弯曲，光发射器聚焦光源发射光至光点位置检测传感器，通过检测出传感器上的光点位置坐标来获得风速风向信息。

有益效果：本发明与传统的测试装置相比具有体积小、量程可调、安装或携带方便、功耗低、温度漂移小且便于维护等诸多优点。

附图说明

附图是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如附图所示，本实施例包括风敏杆1、光点位置检测传感器2和光发射器3，其中：风敏杆1是垂直的悬臂结构，光发射器3设于风敏杆1的悬空末端，光点位置检测传感器2水平设于风敏杆1之下。

所述的风敏杆1是是弹性材料制成的中空结构，中空位置上设有用于连接光发射器3的导线。

所述的风敏杆1的固定端在光点位置检测传感器2上的投影和光点位置检测传感器2的中心位置相重叠。

所述的光点位置检测传感器2是圆形，光点位置检测传感器2的半径不小于风敏杆1的半径。

所述的风敏杆1是长度可调的风敏杆1。

所述的光发射器3是激光发射器。

风敏杆1用于感知风速和风向，当风吹过时，风敏杆1由于受风压，产生与风向方向一致弯曲，风敏杆1的悬空末端的位置由(0，0)变为了(x₁，y₁)，弯曲量与风速大小有关。由激光发射器发出的光经聚焦成一光点后照射在正下方的光点位置检测传感器2上。光点位置检测传感器2上的光敏器件及电路将光点位置检出，通过适当的计算或换算可得到风速和风向的值。