[实用新型]一种测量风速的超声波探头和装置

说明书

本实用新型涉及超声波探头技术领域,公开了一种测量风速的超声波探头和装置，包括壳体，壳体内安装有至少一个压电陶瓷管，当壳体内部安装有两个以上压电陶瓷管时，压电陶瓷管的中心线在同一条直线上，且每两个相邻的压电陶瓷管之间设有绝缘垫，压电陶瓷管与壳体内壁之间设有绝缘组件，在实际使用时，超声波探头可以向四周发送超声波信号，不用担心风速检测时出现超声波信号丢失的情况。

技术领域

本实用新型涉及超声波探头技术领域，具体涉及一种测量风速的超声波探头和装置。

背景技术

现有超声波风速风向仪大多采用时差法来测量空气的流速，其测量原理如下：超声波风速风向仪上安装有两组超声波探头，每组探头面对面安装且相隔一定距离，两组探头成90度交叉设置；在风速测量时，每组超声波探头中的一只超声波探头发射超声波、另一只超声波探头接收声波且不停切换工作，由于超声波在空气中的传播速度会和空气流速度叠加，当风速为零时，正向和逆向的接收时间差为零，当有风速流动时，如果超声波的传播方向与风向相同，超声波的传播速度会加快，反之，超声波的传播速度会变慢，当超声波风速风向仪按南北方位定向安装时，根据超声波在空气中传播的时差和风速的函数对应，可以计算出精确的风速和风向。

然而现有的超声波风速风向仪上安装的超声波探头都是压电圆片式。如图1所示，压电圆片式的超声波探头发射的超声波有一定的指向性，波束成圆锥形发射，发射角度一般为20度。当风速很大时，超声波会随风速偏移，接收信号会衰减，导致一组探头中的另一只超声波探头接收不到超声波信号，进而使高风速测试不稳定

实用新型内容

鉴于背景技术的不足，本实用新型是提供了一种测量风速的超声波探头和装置，所要解决的技术问题是现有超声波风速风向仪的超声波探头为压电圆片式结构，发射的超声波信号有一定的指向性，当风速较高时测量不稳定。

为解决以上技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：一种测量风速的超声波探头，包括壳体，壳体内安装有至少一个压电陶瓷管，当壳体内部安装有两个以上压电陶瓷管时，所有压电陶瓷管的中心线在同一条直线上，且每两个相邻的压电陶瓷管之间设有绝缘垫，压电陶瓷管与所述壳体内壁之间设有绝缘组件。

作为进一步的技术方案，壳体包括底座和外罩，外罩的底部固定在底座的顶部上。

更进一步地，壳体内安装有三个压电陶瓷管，绝缘组件包括上绝缘垫、下绝缘垫和绝缘罩，下绝缘垫设置在底座的顶部，第一个压电陶瓷管的底部位于下绝缘垫的上表面上，第一个压电陶瓷管的顶部设有绝缘垫，第二个压电陶瓷管的底部位于绝缘垫的上表面上，第二个压电陶瓷管的顶部设有另一绝缘垫，第三个压电陶瓷管的底部位于该绝缘垫的上表面上，上绝缘垫设置在第三个压电陶瓷管的顶部，绝缘罩罩住三个压电陶瓷管、上绝缘垫和下绝缘垫，且绝缘罩的底部位于底座的顶部上。

另外，底座上开设有线孔，压电陶瓷管的正信号输出端与第三导线电连接，压电陶瓷管的负信号输出端与第四导线电连接，第三导线和第四导线穿过线孔。

作为进一步地技术方案，绝缘组件与壳体的内壁之间设有加热丝，加热丝的两端分别与第一导线和第二导线电连接。在实际使用时通过第一导线和第二导线向加热丝供电，产生热能，确保探头地表面在低温环境中不会存在冰层，能够正常的测量风速。

在实际使用时，由于壳体内部安装压电陶瓷管，而不是压电陶瓷片，因此本实用新型可以向四周发送超声波信号，这样超声波探头可以对更多方向的风的风速进行测量。

一种测量风速的装置，应用上述的一种测量风速的超声波探头，包括安装架，安装架的顶部安装有三个超声波探头，三超声波探头在安装架的顶部呈等边三角形分布。

在实际使用时，由于超声波探头可以向四周发送超声波信号，可以让一个超声波探头发射超声波信号，另外两个超声波探头接收超声波信号，三个超声波探头轮流发射，因此根据超声波信号的发送和接收时间差和风速三角函数关系可以计算、算出风的方向，而且没有死角，任何方向都能测到时间差。