專利名稱：一種風(fēng)速風(fēng)向測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)速風(fēng)向測量裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)今眾多領(lǐng)域都涉及到風(fēng)速及風(fēng)向的測量，比如工業(yè)應(yīng)用、環(huán)境監(jiān)控和室內(nèi)空氣 調(diào)節(jié)等。風(fēng)速傳感器是實(shí)現(xiàn)風(fēng)速風(fēng)向測量的關(guān)鍵器件。傳統(tǒng)的測風(fēng)器件是機(jī)械式風(fēng)杯和風(fēng) 向標(biāo)，但傳統(tǒng)的機(jī)械式風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)較大，而且容易受雨雪冰凍等影響，需要不斷維護(hù)。 新型風(fēng)速傳感器如超聲波風(fēng)速傳感器，熱式風(fēng)速傳感器等，具有機(jī)械風(fēng)速計(jì)不可比擬的優(yōu) 點(diǎn)。但典型的超聲風(fēng)速傳感器由于發(fā)射和探測接收頭位置固定，結(jié)構(gòu)相對較大。熱式風(fēng)速 傳感器的主要問題是容易受環(huán)境溫度和濕度的影響，而且功耗偏大。近幾年來開發(fā)的基于 MEMS (微機(jī)械加工)技術(shù)的熱膜式風(fēng)速傳感器雖然器件尺寸很小，但也存在測量范圍小，安 裝要求苛刻等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種靈敏度高、系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、安裝使用方便的風(fēng)速 風(fēng)向測量系統(tǒng)信號采集裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種風(fēng)速風(fēng)向測量裝置，其特征在于，包括底座，設(shè)置于底 座上的磁場傳感器和支架，垂直設(shè)置于底座上方的風(fēng)敏桿，所述風(fēng)敏桿一端設(shè)置有永磁材 料，另一端為固定端并固定在所述支架上；所述磁場傳感器至少為三個，相鄰兩磁場傳感器 的連線組成等邊形，所述的永磁材料與各磁場傳感器等距設(shè)置。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的磁場傳感器為四個。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述磁場傳感器與所述永磁材料的距離在Imm至30mm之 間，兩相對的磁場傳感器之間的距離在16mm至50mm之間。本發(fā)明所述風(fēng)敏桿為長度在IOmm到30mm之間，直徑在2mm到3mm之間的彈性桿。 所述彈性桿為彈性良好的材料，例如橡膠材料制成的圓柱體。本發(fā)明是一種基于磁場檢測的風(fēng)速風(fēng)向測量裝置，其中風(fēng)敏桿的固定端設(shè)置 在支架上，無風(fēng)的情況下，垂直于底座的風(fēng)敏桿不發(fā)生擺動，永磁材料與磁場傳感器 的相對位置不變。當(dāng)風(fēng)敏桿在風(fēng)的作用下擺動時，固定于其上的永磁材料的位置也 發(fā)生變動，這樣，永磁材料到四個磁場傳感器的距離便會改變，磁場傳感器接收到的 信號強(qiáng)弱也會發(fā)生變化。通過對各個磁場傳感器信號強(qiáng)弱的測量，再經(jīng)過信號放大 電路放大后通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換送給計(jì)算機(jī)或微控制器，計(jì)算機(jī)或微控制器計(jì)算出平 面上X方向和y方向的各自的兩個磁場傳感器的信號差Vx=Vl-V3和Vy=V2-V4，其中 V1，V2，V3，V4分別為磁場傳感器1，2，3，4經(jīng)放大后的輸出信號。再利用三角函數(shù)關(guān)系 tai#=Vx/Vy計(jì)算出風(fēng)向，利用(Vx)2+(Vy)2計(jì)算并給出風(fēng)速的大小并輸出結(jié)果。本發(fā)明利用簡單的立體幾何的相關(guān)知識，只采用了設(shè)置有永磁材料的風(fēng)敏桿和四個磁場傳感器就達(dá)到了既能測量風(fēng)速又能測量風(fēng)向的目的，將機(jī)械彈性風(fēng)敏桿結(jié)構(gòu)和磁感 應(yīng)傳感器有機(jī)地結(jié)合在一起，提高了測量靈敏度。與傳統(tǒng)的超聲風(fēng)速傳感器系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu) 簡單，體積小，與熱風(fēng)速傳感器相比，不存在溫度漂移等問題，使用和安裝方便。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、2、3、4為磁場傳感器，5為底座圓 盤，6為永磁材料，7為風(fēng)敏桿，8為固定端，9為上圓盤，10為支撐桿。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例1 如圖所示，該風(fēng)速風(fēng)向測量裝置由磁場傳感器1，2，3，4，底座圓盤5，永 磁材料6，風(fēng)敏桿7，固定端8，上圓盤9和支撐桿10組成，其中四個磁場傳感器1，2，3，4用 于接收永磁材料6發(fā)出的磁場，底座圓盤5用于固定四個磁場傳感器。具體制造過程如下 首先在直徑為60mm的底座圓盤5上以中心為圓心，直徑為16mm的圓周上等距放置4個磁 場傳感器1，2，3，4，然后在上述底座圓盤上以中心為圓心，直徑為55mm的圓周上均勻安裝8 根細(xì)支撐桿10，在桿上支撐和底座圓盤5同樣直徑的上圓盤9，在該圓盤中心下方安裝一垂 直下垂的風(fēng)敏桿7。風(fēng)敏桿為長度為10mm，直徑為2mm的橡膠彈性材料；風(fēng)敏桿的下端嵌入 一永磁材料6，該永磁材料和磁場傳感器1，2，3，4的靜態(tài)距離為10mm。無風(fēng)的情況下，風(fēng)敏桿不發(fā)生擺動，在俯視圖上永磁材料應(yīng)該位于四個磁場傳感 器形成的正方形的中心點(diǎn)；在有風(fēng)的情況下，風(fēng)敏桿7在風(fēng)的作用下發(fā)生擺動，其擺動的幅 度和方向可反映風(fēng)速和風(fēng)向，其擺動的幅度和方向可由四個磁場傳感器接收到永磁材料的 磁場強(qiáng)弱唯一確定。通過信號處理電路接收四個傳感器的信號并進(jìn)行處理就可獲得風(fēng)速和 風(fēng)向信息。實(shí)施例2 和實(shí)施1同樣的結(jié)構(gòu)，其不同處在于4個磁場傳感器1，2，3，4等距放置 在直徑為50mm的圓周上，風(fēng)敏桿末端的永磁材料和4個磁場傳感器的距離都為30mm，風(fēng)敏 桿為長度為30mm，直徑為3mm的橡膠彈性材料。實(shí)施例3 和實(shí)施1同樣的結(jié)構(gòu)，其不同處在于4個磁場傳感器1，2，3，4等距放置 在直徑為36mm的圓周上，風(fēng)敏桿末端的永磁材料和4個磁場傳感器的距離都為20mm，風(fēng)敏 桿為長度為15mm，直徑為2mm的橡膠彈性材料。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)速風(fēng)向測量裝置，其特征在于，包括底座(5)，設(shè)置于底座(5)上的磁場傳感 器和支架，垂直設(shè)置于底座(5)上方的風(fēng)敏桿(7)，所述風(fēng)敏桿(7)—端設(shè)置有永磁材料 (6)，另一端為固定端并固定在所述支架上；所述磁場傳感器至少為三個，相鄰兩磁場傳感 器的連線組成等邊形，所述的永磁材料(6)與各磁場傳感器等距設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)速風(fēng)向測量裝置，其特征在于，所述的磁場傳感器為 四個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)速風(fēng)向測量裝置，其特征在于，所述磁場傳感器與所 述永磁材料的距離在IOmm至30mm之間，兩相對的磁場傳感器之間的距離在16mm至50mm 之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種風(fēng)速風(fēng)向測量裝置，其特征在于，所述風(fēng)敏桿為長 度在IOmm到30mm之間，直徑在2mm到3mm之間的彈性桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)速風(fēng)向測量裝置，其特征在于，所述彈性桿為彈性良 好的橡膠材料制成的圓柱體。
全文摘要
一種風(fēng)速風(fēng)向測量裝置，包括底座(5)，設(shè)置于底座(5)上的磁場傳感器，設(shè)置于底座(5)上方的風(fēng)敏桿(7)，所述風(fēng)敏桿(7)一端設(shè)置有永磁材料(6)，另一端設(shè)置有固定端并固定在上圓盤(9)中心處；所述磁場傳感器至少為三個，相鄰兩磁場傳感器的連線組成等邊形，所述的永磁材料(6)與各磁場傳感器等距設(shè)置。本發(fā)明具有靈敏度高、系統(tǒng)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、安裝使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01P5/08GK102109533SQ201110055730
公開日2011年6月29日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者匡蕾, 秦明, 顧飛 申請人:東南大學(xué)