專利名稱：超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀以及對應(yīng)的多氣象參數(shù)測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氣象儀器、儀表技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀以及對應(yīng)的多氣象參數(shù)測量儀。
背景技術(shù)：
溫度、濕度、大氣壓力、風(fēng)速、風(fēng)向是氣象預(yù)報(bào)中的重要參數(shù)，目前對于風(fēng)速、風(fēng)向的測量仍沿用傳統(tǒng)機(jī)械式的風(fēng)杯風(fēng)速儀、風(fēng)向標(biāo)，它不僅僅容易磨損使用壽命短，而且，維護(hù)的成本較高。同時(shí)，現(xiàn)有的氣象測試系統(tǒng)，仍然是由溫度測試儀、濕度測試儀、大氣壓力測試儀、 風(fēng)速儀、風(fēng)向標(biāo)幾個(gè)獨(dú)立儀器組合而成。那么，在安裝時(shí)每個(gè)儀器都需要分別進(jìn)行固定安裝，因此，使用不太方便、工作量大。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有機(jī)械風(fēng)杯式的風(fēng)速儀、風(fēng)向儀壽命短的問題，本發(fā)明的第一目的在于提供一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀；為了解決現(xiàn)有的氣象測試系統(tǒng)安裝使用不方便的問題，本發(fā)明的第二目的在于提供一種多氣象參數(shù)測量儀。為實(shí)現(xiàn)上述第一發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，包括設(shè)置于同一水平面上的第一超聲波傳感器、第二超聲波傳感器、第三超聲波傳感器、第四超聲波傳感器；所述第一超聲波傳感器與第二超聲波傳感器所在直線和第三超聲波傳感器與第四超聲波傳感器所在直線相互垂直；在所述四個(gè)超聲波傳感器的信號輸出端上連接有一模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路，用于將所述超聲波傳感器接收到的超聲波信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸給一單片機(jī)運(yùn)算控制電路處理；所述單片機(jī)運(yùn)算控制電路，用于控制四個(gè)超聲波傳感器發(fā)送或接收超聲波，并記錄超聲波從發(fā)送到接收之間的時(shí)間，然后根據(jù)下述公式計(jì)算出實(shí)際風(fēng)速與風(fēng)向Vl = Ll/2 (l/tl-l/t2)，V2 = L2/2 (l/t3_l/t4)，
權(quán)利要求
1.一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于包括設(shè)置于同一水平面上的第一超聲波傳感器、第二超聲波傳感器、第三超聲波傳感器、第四超聲波傳感器；所述第一超聲波傳感器與第二超聲波傳感器所在直線和第三超聲波傳感器與第四超聲波傳感器所在直線相互垂直；在所述四個(gè)超聲波傳感器的信號輸出端上連接有一模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路，用于將所述超聲波傳感器接收到的超聲波信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸給一單片機(jī)運(yùn)算控制電路處理；所述單片機(jī)運(yùn)算控制電路，用于控制四個(gè)超聲波傳感器發(fā)送或接收超聲波，并記錄超聲波從發(fā)送到接收之間的時(shí)間，然后根據(jù)下述公式計(jì)算出實(shí)際風(fēng)速與風(fēng)向 Vl = Ll/2(l/tl-l/t2)， V2 = L2/2(l/t3-l/t4)，V = Vfi2 + Vi2，tg θ = V2/V1, V為測得的實(shí)際風(fēng)速，θ為實(shí)際風(fēng)向與第一超聲波傳感器和第二超聲波傳感器所在方向的夾角， Vl為實(shí)際風(fēng)速在第一超聲波傳感器與第二超聲波傳感器所在方向上的速度矢量， V2為實(shí)際風(fēng)速在第三超聲波傳感器與第四超聲波傳感器所在方向上的速度矢量， tl為超聲波從第一超聲波傳感器傳送到第二超聲波傳感器的時(shí)間， t2為超聲波從第二超聲波傳感器傳送到第一超聲波傳感器的時(shí)間， t3為超聲波從第三超聲波傳感器傳送到第四超聲波傳感器的時(shí)間， t4為超聲波從第四超聲波傳感器傳送到第三超聲波傳感器的時(shí)間， Ll為第一超聲波傳感器與第二超聲波傳感器之間的距離， L2為第三超聲波傳感器與第四超聲波傳感器之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于在所述模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換電路與所述超聲波傳感器之間還串聯(lián)有一帶通放大電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于在所述帶通放大電路與所述超聲波傳感器之間還串聯(lián)有一電子模擬開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于 所述四個(gè)超聲波傳感器設(shè)置于同一圓周上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于 所述四個(gè)超聲波傳感器為發(fā)射頻率200K赫茲的超聲波換能器。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于 所述電子模擬開關(guān)為4選1的電子模擬開關(guān)。
7.一種包含權(quán)利要求1所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的多氣象參數(shù)測量儀，其特征在于在所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的單片機(jī)運(yùn)算控制電路的輸入端還連接有溫度傳感器、濕度傳感器、以及壓力傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述多氣象測量儀，其特征在于在所述單片機(jī)運(yùn)算控制電路上還設(shè)置有一串行通訊接口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣象儀器儀表，具體公開了一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀以及對應(yīng)的多氣象參數(shù)測量儀。其中風(fēng)速風(fēng)向儀，包括設(shè)置于同一水平面上的四個(gè)超聲波傳感器，通過單片機(jī)運(yùn)算控制電路控制四個(gè)超聲波傳感器發(fā)送或接收超聲波，并記錄超聲波從發(fā)送到接收之間的時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算出實(shí)際風(fēng)速與風(fēng)向，避免了風(fēng)杯的長時(shí)間機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)所帶來的磨損，從而延長了使用壽命。其中多氣象參數(shù)測量儀，將風(fēng)速風(fēng)向儀、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器多個(gè)功能模塊通過單片機(jī)運(yùn)算控制電路集成在一起，使儀器整體結(jié)構(gòu)簡潔緊湊，從而使之安裝使用更加便捷；而且，避免了傳統(tǒng)測量系統(tǒng)中的諸多機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，當(dāng)然提高了儀器的穩(wěn)定性與可靠性。
文檔編號G01P5/18GK102478585SQ201010561609
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者孫澤翔, 賓榮權(quán) 申請人:深圳市智翔宇儀器設(shè)備有限公司