[发明专利]微型风速传感器及基于该传感器的分布式风速检测装置

说明书

微型风速传感器及基于该传感器的分布式风速检测装置，属于风速检测领域，解决了现有风速传感器结构复杂的技术问题。所述传感器根据其对应的风速待测点的风速，改变入射脉冲激光的脉宽，使之成为传感激光。所述装置：激光光源发出的脉冲激光经光纤隔离器入射至半反半透镜，并被该镜分为两束。第一束被反射至光电探测器，第二束进入由定向耦合器与所述传感器构成的风速传感网络。信号处理单元根据光电探测器发来的第一电信号改变激光调制器的输出电压，调整激光光源的脉宽，根据光电探测器发来的第二电信号和激光调制器的输出电压频率，得到第二电信号对应的风速，并通过连续的OTDR测量求解该风速对应的风速待测点。

技术领域

本发明涉及一种风速传感器及基于该传感器的风速检测装置，属于风速检测领域。

背景技术

我国拥有辽阔的国土，地面实时风速的测量对于了解天气状况、安全预警具有重要意义。现有的风速传感器分为有源风速传感器和无源风速传感器，二者的工作原理均为将风速转换为电信号，并将该电信号发送至地面信号处理设备。这种风速的检测方式主要存在以下两个问题：

一、有源风速传感器需要搭配供电线路或者电池使用，结构复杂。

二、无论有源、无源的传感器电信号的传输必须要经中继放大，或者采取其他放大装置，否则无法传输公里级别的距离，造成装配复杂、体积较大的问题。

发明内容

本发明为解决现有的风速传感器结构复杂的问题，提出了一种微型风速传感器及基于该传感器的分布式风速检测装置。

本发明所述的微型风速传感器包括壳体、感风轮、减速杆、减速轮组、反射镜轮和微透镜；

感风轮设置在壳体的外部，减速杆、减速轮组、反射镜轮和微透镜均设置在壳体的内部；

感风轮通过减速杆、减速轮组与反射镜轮联动；

反射镜轮包括多个反射镜和圆盘支撑体，多个反射镜的近端沿着圆盘支撑体的周向均匀设置在圆盘支撑体的侧壁上，多个反射镜的反射面共平面，任意两个相邻的反射镜的间距均相等；

在壳体的侧壁上贯穿设置有光纤跳线，光纤跳线的第一端和第二端分别位于壳体内、外；

在外部激光经光纤跳线进入壳体内后，其依次受到微透镜的汇聚和反射镜轮的反射，反射激光经微透镜汇聚后进入光纤跳线的第一端。

优选的是，感风轮和圆盘支撑体均采用高强度低惯量材料制成。

优选的是，在多个反射镜的反射面上均设置有高反射率涂层，在微透镜的透射面上设置有高透射率涂层；

光纤跳线的第一端的端面倾斜设置，并涂有高反射材料层。

本发明所述的分布式风速检测装置，包括激光光源、光纤隔离器、半反半透镜、N个定向耦合器、N个微型风速传感器、光电探测器、激光调制器和信号处理单元；

信号处理单元用于通过激光调制器对激光光源进行脉宽调制；

激光光源发出的激光经光纤隔离器入射至半反半透镜；

半反半透镜将入射激光分为两束，其中，第一束入射激光被反射进入光电探测器，光电探测器将第一束入射激光转换为第一电信号，并将其发送至信号处理单元，第二束入射激光透射进入第一定向耦合器的第一输入输出端；

N个微型风速传感器分别设置在N个风速待测点；

对于第一定向耦合器～第N定向耦合器，前者的第二输入输出端与后者的第一输入输出端相连，每个定向耦合器的第三输入输出端与同一序号微型风速传感器的光纤跳线的第二端相连；