[实用新型]一种测量风速和风向的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于检测设备领域，具体涉及一种测量气体流动速度与方向的装置。

背景技术

目前测量气体流动速度多采用散热法，其原理基于发热元件本身温度与待测气体流速的相关关系，当发热元件本身加热功率恒定时，气体流速愈高，发热元件温度愈低，通过发热元件温度变化获取气体流速信息，典型方案之一，如US4,888,987所述。

这种装置通过发热元件所在环境介质导热系数变化，测量气体流动速度，反应快，流速测量范围宽，没有运动部件，适于不含液相介质的干燥气流速度测量。当气流中含有液体介质（例如含有水）时，此类测量装置不能应用。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型的目的是提供一种测量风速和风向的装置，该装置既可测量干燥气流的速度与方向，亦可测量含液体介质气流的速度与方向。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：

一种测量风速和风向的装置，包括显示器、探测板、弹性支撑件、位移传感器、平方根运算器、直角坐标系矢量合成器和支架，所述探测板固定在支架上，包括4个分离的探测板A、探测板B、探测板C和探测板D，探测板B、探测板C、探测板D的外侧面法线方向与探测板A的外侧面法线方向之间夹角分别为90°±5°、180°±5°、270°±5°，所述弹性支撑件包括分别连接探测板A、探测板B、探测板C、探测板D的内侧面与支架的弹性支撑件A、弹性支撑件B、弹性支撑件C和弹性支撑件D，所述位移传感器包括分别固定在探测板A、探测板B、探测板C、探测板D的内侧面与支架之间的位移传感器A、位移传感器B、位移传感器C和位移传感器D，所述平方根运算器包括平方根运算器A、平方根运算器B、平方根运算器C和平方根运算器D，平方根运算器A、平方根运算器B、平方根运算器C、平方根运算器D的输入端分别与位移传感器A、位移传感器B、位移传感器C、位移传感器D的输出端相连，所述直角坐标系矢量合成器的4个输入端分别与平方根运算器A、平方根运算器B、平方根运算器C、平方根运算器D的输出端相连，直角坐标系矢量合成器的输出端与显示器的输入端相连。

作为优选方案：所述探测板的外侧面为平面，外侧面积在1—1000平方厘米之间，厚度在0.05—3厘米之间。

作为优选方案：探测板A、探测板B、探测板C、探测板D的外侧面中心点在同一平面上，探测板A、探测板C的外侧面平行，探测板B、探测板D的外侧面平行，探测板A、探测板B的外侧面垂直。

作为优选方案：位移传感器A、位移传感器B、位移传感器C、位移传感器D分别为差动变压器A、差动变压器B、差动变压器C、差动变压器D。

作为优选方案：弹性支撑件A、弹性支撑件B、弹性支撑件C、弹性支撑件D为波纹管A、波纹管B、波纹管C、波纹管D，差动变压器A、差动变压器B、差动变压器C、差动变压器D分别安装在波纹管A、波纹管B、波纹管C、波纹管D的内部。

作为优选方案：探测板A、探测板B、探测板C、探测板D安装在十字形圆柱面的外罩内，构成外罩的两个相互垂直的圆柱面外罩轴线分别与测板A、探测板C和探测板B、探测板D的外侧面法线方向平行。

作为优选方案：所述的十字形圆柱面的外罩的4个端口分别装有隔离网A、隔离网B、隔离网C、隔离网D，其网丝直径在0.02—0.2厘米之间，单个网孔面积在0.01—1平方厘米之间。

作为优选方案：探测板A、探测板B、探测板C、探测板D置于一个柱形网罩内，柱形网罩的网丝直径在0.02—0.5厘米之间，单个网孔面积在0.01—2平方厘米之间。探测板和丝网尺寸的范围限定，是为了保证足够的强度，又能实现与气流的有效耦合，消除测量过程中介质边缘效应造成的影响。

作为优选方案：所述的直角坐标系矢量合成器由分量平方和运算电路、平方根运算电路和反正切运算电路构成。

与现有技术方案相比，其有益效果是：本实用新型直接通过4个互相垂直的探测板检测气流在直角坐标系中的独立矢量，不存在维间耦合，具有很高的响应速度。本实用新型结构简单，性能稳定，动态跨度大，测量过程不受环境温度与气流热传导特性影响，无惯性，可用于多种环境的空气流动参数测量，尤其适用于船舶在江、河、湖、海航行全天候风速和风向连续监测，为船舶在风雨中安全航行提供必要的技术保障。

附图说明

图1是本实用新型的传感器系统配置示意图。

图2是本实用新型的测量装置电路框图。

图3是本实用新型的探测板安装位置示意图。