[实用新型]一种风速测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及风速测量设备领域，尤其涉及一种风速测量仪。

背景技术

目前市场上使用的风速计包括风杯风速计、螺旋桨式风速计、热线风速计和数字式风速计等。

风杯风速计是最常见的一种风速计。转杯式风速计最早由英国鲁宾孙实用新型，当时是四杯，后来改用三杯。三个互成120度固定在架上的抛物形或半球形的空杯都顺一面，整个架子连同风杯装在一个可以自由转动的轴上。在风力的作用下风杯绕轴旋转，其转速正比于风速。转速可以用电触点、测速发电机或光电计数器等记录。

螺旋桨式风速计是一组三叶或四叶螺旋桨绕水平轴旋转的风速计。螺旋桨装在一个风标的前部，使其旋转平面始终正对风的来向，它的转速正比于风速。

上述的各种风速测量仪，普遍使用的是需要耗能的风速传感器，这就造成了一定的能源消耗的增加，其次某些传感器的响应时间慢，精度也不高，而要求高精度，相应价格也会贵很多。还有一些风速测量仪，结构本身设计相对复杂，制作耗时。

实用新型内容

有鉴于现有技术中风速计的至少一个缺陷，本实用新型的目的是提供一种风速测量仪，结合摩擦发电的原理设计一种精度高，响应时间快，且结构简单，价格便宜的风速测量仪。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种风速测量仪，包括基座、旋转安装在基座上的支架，所述支架上固定安装有风杯，其关键在于：还包括摩擦发电传感器，该摩擦发电传感器包括相互摩擦接触的活动摩擦组件和固定感应组件；

活动摩擦组件包括支撑杆、摩擦头、摩擦膜，支撑杆的上端固定在支架上，下端固定设置有摩擦头，摩擦头的表面设置有摩擦膜，所述摩擦膜为得电子材料薄膜；

固定感应组件包括固定在一起且依次叠放的第一金属电极板、第一隔板、第二金属电极板、第二隔板，固定感应组件固定在基座上表面，其中第一金属电极板位于摩擦膜的旋转半径上；

所述第一金属电极板、第二金属电极板分别连接稳压电路的两个输入端，所述稳压电路的输出端连接单片机的信号输入端，单片机还设置有显示端组，该显示端组连接有显示器。

本实用新型是基于最新的摩擦发电技术开发的一种风速测量仪，摩擦头可通过粘接或其它方式固定在支撑杆的下端，摩擦膜可通过粘接或其它方式固定贴附在摩擦头的表面，第一金属电极板、第一隔板、第二金属电极板、第二隔板可通过粘接或卡接或其它方式叠合在一起并固定在基座上，第一金属电极板朝向摩擦膜并与摩擦膜接触，第二隔板与基座的上表面接触。

由于活动摩擦组件的摩擦膜由支架带动旋转，每旋转一周与第一金属电极板摩擦一次。由于摩擦生电，如果将第一金属电极板经电阻连接第二金属电极板便可在两者之间输出一个脉冲电压。在第一金属电极板、第二金属电极板分别引出一根线，连接稳压电路，再利用稳压电路稳压后输入给单片机，单片机检测连续两个脉冲的间隔时间T，再接合摩擦膜与第一金属电极板的接触点到支架的旋转中心的半径R，即可计算出风速，通过显示器进行显示，本实用新型结构简单，灵敏度高，便于广泛推广与应用。

所述稳压电路包括集成运放，所述第一金属电极板经电阻R3连接第二金属电极板，电阻R3还并联有电容C4，所述第一金属电极板还连接集成运放的同相输入端，所述第二金属电极板还连接集成运放的反相输入端，集成运放的输出端经电阻R4连接单片机的信号输入端。

由于摩擦发电传感器会因摩擦力的不同产生高低不等的电压，电压过低会导致单片机无法接收触发信号，电压过高会将单片机内部电路烧毁，摩擦发电传感器的输出电压经集成运放后再连接单片机，当电压过低时，会提高摩擦发电传感器的灵敏度，当电压过高时，可以保护单片机，因为单片机输出端电压恒定。

电容C4用于对第一金属电极板与摩擦膜产生的摩擦电压信号进行平滑滤波，形成比较整齐的矩形脉冲信号。

所述摩擦头为半圆柱状，摩擦头的圆弧面朝下，且贴附所述摩擦膜。

采用上述结构使摩擦膜与第一金属极板的接触良好，半圆柱状的摩擦头便于摩擦头与第一金属电极板摩擦时的切入与切出，避免碰闯，提高使用寿命，便于加工，摩擦头的圆弧面的相对面通过粘接方式固定在支撑杆的下端。

所述支撑杆材料为亚克力，所述摩擦头的材料为海绵。

支撑杆采用亚克力能够减轻风速测量仪的重量且绝缘，摩擦头采用海绵具有弹性，能够减轻摩擦膜的磨损，提高使用寿命。

所述第一金属电极板的上表面固定设置有半球状凸起阵列。

半球状凸起阵列能够增加第一金属电极板与摩擦膜的接触效果。