本發(fā)明屬于氣象傳感器，具體涉及一種風(fēng)速風(fēng)向傳感器。

背景技術(shù)：

氣象傳感器是為彈道修正提供橫風(fēng)風(fēng)速、氣溫、氣壓等環(huán)境參數(shù)的一種傳感器。目前的氣象傳感器普遍存在以下不足：其一，僅能從環(huán)境中采集到橫風(fēng)矢量，無法獨立表征風(fēng)速和風(fēng)向；其二，信號采集裝置中橫風(fēng)風(fēng)速、氣溫和氣壓的測量元件及其驅(qū)動電路均組裝在同一組件中，各元器件在機械結(jié)構(gòu)上相互交叉干涉，既影響傳感器的測量精度，又不利于實現(xiàn)各功能模塊的單獨維修和更換。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述不足，提供一種測量數(shù)據(jù)直觀準(zhǔn)確，抗干擾能力強、性能穩(wěn)定，具備更高維修性和互換性的風(fēng)速風(fēng)向傳感器。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種風(fēng)速風(fēng)向傳感器，它包括信號采集部、數(shù)字電源部和底座支撐部，信號采集部用于對環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向和溫度信號進行采集，并將采集到的信號傳送給數(shù)字電源部；數(shù)字電源部用于采集氣壓信號，數(shù)字電源部同時對采集到的氣壓、環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向和溫度信號進行處理并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；底座支撐部用于支撐所述傳感器整機，同時底座支撐部作為所述傳感器與外部控制系統(tǒng)進行通信的電氣接口。

進一步地，所述信號采集部由頂蓋、縱風(fēng)組件、風(fēng)籠組件、橫風(fēng)組件、外筒和第一電連接器組成；縱風(fēng)組件倒置安裝于風(fēng)籠組件上方，橫風(fēng)組件設(shè)置在風(fēng)籠組件下方，頂蓋通過螺紋與風(fēng)籠組件上端連接，設(shè)置在縱風(fēng)組件外部，作為其防護外殼；外筒通過螺紋與風(fēng)籠組件下端連接，設(shè)置在橫風(fēng)組件外部，作為其防護外殼；外筒下端有一組均布的徑向螺紋孔，使其兼具信號采集部與數(shù)字電源部2連接的機械接口功能；第一電連接器與縱風(fēng)組件和橫風(fēng)組件的數(shù)據(jù)導(dǎo)線連接，作為信號采集部與數(shù)字電源部通信的電氣接口；

所述風(fēng)籠組件由上盤、過線管、隔板、下盤和支柱組成；外徑一致的4根過線管與16根支柱相互間隔18°均勻分布在一個中心圓上，過線管和支柱的柱體貫穿隔板，且過線管和支柱的兩端分別與上盤和下盤進行鉚接，形成一籠狀結(jié)構(gòu)，為熱膜敏感體的信號采集提供一個相對穩(wěn)定的“風(fēng)場”；4根過線管用于穿引縱風(fēng)組件的數(shù)據(jù)導(dǎo)線；隔熱板與16根支柱中互成90°分布的4根焊接，固定在風(fēng)籠的中間位置，用于隔離開上下兩個熱膜敏感體，防止二者之間出現(xiàn)熱串?dāng)_；

所述縱風(fēng)組件由縱風(fēng)座、縱風(fēng)熱敏板、縱風(fēng)熱膜敏感體、縱風(fēng)溫補電阻、縱風(fēng)墊板、溫度傳感器、溫感座、第一組六角銅柱、縱風(fēng)板和縱風(fēng)蓋組成；縱風(fēng)熱膜敏感體和縱風(fēng)溫補電阻設(shè)置在縱風(fēng)熱敏板上，用于采集縱向的風(fēng)速和風(fēng)向信號；縱風(fēng)熱敏板前后安裝面設(shè)置有縱風(fēng)墊板，并安裝在縱風(fēng)座的長槽內(nèi)，以緊定螺釘調(diào)整并固定在組件中心位置；用于采集環(huán)境氣溫信號的溫度傳感器設(shè)置在溫感座內(nèi)，溫感座以緊定螺釘固定在縱風(fēng)座的相應(yīng)圓槽內(nèi)；縱風(fēng)座上設(shè)置有法蘭式分隔結(jié)構(gòu)，可有效消除縱風(fēng)熱膜敏感體對溫度傳感器的影響；縱風(fēng)座下部設(shè)置有第一組六角銅柱，縱風(fēng)板以螺釘固定在第一組六角銅柱上，作為縱風(fēng)熱膜敏感體的驅(qū)動電路；縱風(fēng)座下端設(shè)置有縱風(fēng)蓋，對電路部分起密封防護作用；

所述橫風(fēng)組件由橫風(fēng)座、橫風(fēng)熱敏板、橫風(fēng)熱膜敏感體、橫風(fēng)溫補電阻、橫風(fēng)墊板、第二組六角銅柱、橫風(fēng)板和橫風(fēng)蓋組成；橫風(fēng)熱膜敏感體與橫風(fēng)溫補電阻設(shè)置在橫風(fēng)熱敏板上，用于采集橫向的風(fēng)速和風(fēng)向信號；橫風(fēng)熱敏板的左右兩側(cè)安裝面分別設(shè)置有橫風(fēng)墊板，一并安裝在橫風(fēng)座的長槽內(nèi)，以緊定螺釘調(diào)整并固定在組件中心位置；橫風(fēng)座的下部設(shè)置有第二組六角銅柱，橫風(fēng)板以螺釘固定在第二組六角銅柱上，作為橫風(fēng)熱膜敏感體的驅(qū)動電路；橫風(fēng)座的下端設(shè)置有橫風(fēng)蓋，對電路部分起密封防護作用；縱風(fēng)組件的縱風(fēng)熱膜敏感體與橫風(fēng)組件的橫風(fēng)熱膜敏感體的軸線在水平方向相互垂直成90°；

所述數(shù)字電源部由連接件、支撐管、電源支架、套筒、氣壓電源板、數(shù)字通信板、氣壓傳感器、電源模塊、電源濾波器、管體、三通接頭、小導(dǎo)管、通氣管、第二電連接器和第三電連接器組成；連接件和支撐管焊接成一體，作為部件的防護外殼和框架；連接件上端設(shè)置有一組徑向錐口沉孔，使其兼具數(shù)字電源部與信號采集部連接的機械接口功能；支撐管下端設(shè)置有一組徑向螺紋孔，使其兼具數(shù)字電源部與底座支撐部連接的機械接口功能；電源支架設(shè)置在連接件和支撐管內(nèi)腔，以一組螺釘固定；第二電連接器設(shè)置在電源支架的上端，作為與信號采集部通信的電氣接口；電源支架下部兩側(cè)分別設(shè)置有氣壓電源板和數(shù)字通信板；氣壓傳感器和電源模塊設(shè)置在氣壓電源板上，電源模塊用于為傳感器整機供電；氣壓傳感器的出口設(shè)置有管體，該管體依次連接三通接頭和小導(dǎo)管，最終與設(shè)置在支撐管下部的兩個通氣管相連，從而實現(xiàn)對環(huán)境氣壓信號的采集；數(shù)字通信板與氣壓電源板通過背面的排插進行連接通信，用于對采集到的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓等模擬信號進行處理并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；電源濾波器設(shè)置在電源支架下部，以螺釘固定；套筒設(shè)置在電源支架外部，通過螺紋與電源支架連接，對上述電子元器件及其電路起防護作用；第三電連接器與組件的各條數(shù)據(jù)導(dǎo)線相連，作為數(shù)字電源部與底座支撐部通信的電氣接口；

所述的底座支撐部由底座、底盤、絲圈、第四電連接器和電纜組成；第四電連接器設(shè)置在底座上端，作為與數(shù)字電源部通信的電氣接口；底座下端與底盤焊接成一體，支撐起傳感器整機；底座上端設(shè)置有一組徑向錐口沉孔，使其兼具底座支撐部與數(shù)字電源部連接的機械接口功能；底盤作為傳感器與外部結(jié)構(gòu)相連接的機械接口；絲圈設(shè)置在底盤下端，用于部件內(nèi)腔的密封；電纜的引線端穿過絲圈和底盤，在底座內(nèi)腔與第四電連接器相連，作為傳感器與外部控制系統(tǒng)進行通信的電氣接口。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：1、通過兩個正交設(shè)置的熱膜敏感體采集的信號，矢量合成環(huán)境的風(fēng)速、風(fēng)向信號，測量結(jié)果直觀、準(zhǔn)確；2、環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓等測量裝置在結(jié)構(gòu)和功能上均實現(xiàn)了相互獨立，避免了測量結(jié)果的相互影響，有利于對任一功能模塊進行單獨更換和維修；3、輸出的測量結(jié)果為數(shù)字信號，抗干擾能力更強，性能更穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中信號采集部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中風(fēng)籠組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中縱風(fēng)組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中縱風(fēng)組件的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中橫風(fēng)組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中橫風(fēng)組件的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明中數(shù)字電源部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是圖8中沿剖面線a-a的剖面示意圖；

圖10是本發(fā)明中底座支撐部的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明的風(fēng)速風(fēng)向傳感器主要包括信號采集部1、數(shù)字電源部2和底座支撐部3等三大部分。其中，信號采集部用于對環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向和溫度信號進行采集；數(shù)字電源部用于采集氣壓信號、對采集到的所有模擬信號進行處理并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，以及為傳感器供電；底座支撐部分用于支撐起傳感器整機，并兼?zhèn)鋫鞲衅髋c外部系統(tǒng)進行連接的機械接口和電氣接口的功能。

所述的信號采集部1（圖2）由頂蓋4、縱風(fēng)組件5、風(fēng)籠組件6、橫風(fēng)組件7、外筒8和第一電連接器9組成?？v風(fēng)組件5倒置安裝于風(fēng)籠組件6上方，橫風(fēng)組件7設(shè)置在風(fēng)籠組件6下方，縱風(fēng)組件5與橫風(fēng)組件7各自的熱膜敏感體的軸線在水平方向相互垂直成90°，分別用于采集縱向（平行于傳感器安裝方向）和橫向（水平垂直于傳感器安裝方向）的環(huán)境風(fēng)速和風(fēng)向。頂蓋4通過螺紋與風(fēng)籠組件6上端連接，設(shè)置在縱風(fēng)組件5外部，作為其防護外殼。外筒8通過螺紋與風(fēng)籠組件6下端連接，設(shè)置在橫風(fēng)組件7外部，作為其防護外殼；外筒8下端有一組均布的徑向螺紋孔，使其兼具信號采集部1與數(shù)字電源部2連接的機械接口功能。第一電連接器9與縱風(fēng)組件5和橫風(fēng)組件7的數(shù)據(jù)導(dǎo)線連接，作為信號采集部1與數(shù)字電源部2通信的電氣接口。

所述的風(fēng)籠組件6（圖3）包括上盤10、過線管11、隔板12、下盤13和支柱14。外徑一致的4根過線管11與16根支柱14相互間隔18°均勻分布在特定的中心圓上，柱體貫穿隔板12，兩端分別與上盤10和下盤13進行鉚接，形成一個籠狀結(jié)構(gòu)，為熱膜敏感體的信號采集提供一個相對穩(wěn)定的“風(fēng)場”；4根過線管11用于穿引縱風(fēng)組件5的數(shù)據(jù)導(dǎo)線。隔熱板12與16根支柱14中互成90°分布的4根焊接，固定在風(fēng)籠的中間位置，用于隔離開上下兩個熱膜敏感體，防止二者之間出現(xiàn)熱串?dāng)_。

所述的縱風(fēng)組件5（圖4和圖5）包括縱風(fēng)熱敏板15、縱風(fēng)座16、溫度傳感器17、溫感座18、縱風(fēng)蓋19、縱風(fēng)熱膜敏感體20、縱風(fēng)溫補電阻21、縱風(fēng)墊板22、第一組六角銅柱23和縱風(fēng)板24?？v風(fēng)熱膜敏感體20和縱風(fēng)溫補電阻21設(shè)置在縱風(fēng)熱敏板15上，用于采集縱向（垂直于縱風(fēng)熱敏板方向）的風(fēng)速和風(fēng)向信號；縱風(fēng)熱敏板15前后安裝面設(shè)置有縱風(fēng)墊板22，一并安裝在縱風(fēng)座16的長槽內(nèi)，以緊定螺釘調(diào)整并固定在組件中心位置。用于采集環(huán)境氣溫信號的溫度傳感器17設(shè)置在溫感座18內(nèi)，溫感座18以緊定螺釘固定在縱風(fēng)座16的相應(yīng)圓槽內(nèi)；縱風(fēng)座16自帶法蘭式分隔結(jié)構(gòu)，可有效消除縱風(fēng)熱膜敏感體20對溫度傳感器17的影響?？v風(fēng)座16下部設(shè)置有第一組六角銅柱23，縱風(fēng)板24以螺釘固定在第一組六角銅柱23上，作為縱風(fēng)熱膜敏感體20的驅(qū)動電路?？v風(fēng)座16下端設(shè)置有縱風(fēng)蓋19，對電路部分起密封防護作用。

所述的橫風(fēng)組件7（圖6和圖7）包括橫風(fēng)熱膜敏感體25、橫風(fēng)溫補電阻26、橫風(fēng)熱敏板27、橫風(fēng)座28、橫風(fēng)蓋29、橫風(fēng)墊板30、第二組六角銅柱31和橫風(fēng)板32。橫風(fēng)熱膜敏感體25與橫風(fēng)溫補電阻26設(shè)置在橫風(fēng)熱敏板27上，用于采集橫向（垂直于橫風(fēng)熱敏板方向）的風(fēng)速和風(fēng)向信號；橫風(fēng)熱敏板27的左右兩側(cè)安裝面分別設(shè)置有橫風(fēng)墊板30，一并安裝在橫風(fēng)座28的長槽內(nèi)，以緊定螺釘調(diào)整并固定在組件中心位置；橫風(fēng)座28的下部設(shè)置有第二組六角銅柱31，橫風(fēng)板32以螺釘固定在第二組六角銅柱31上，作為橫風(fēng)熱膜敏感體25的驅(qū)動電路。橫風(fēng)座28的下端設(shè)置有橫風(fēng)蓋29，對電路部分起密封防護作用。

所述的數(shù)字電源部2（圖8和圖9）包括連接件33、支撐管34、通氣管35、小導(dǎo)管36、第二電連接器37、電源支架38、套筒39、氣壓傳感器40、電源模塊41、氣壓電源板42、數(shù)字通信板43、管體44、電源濾波器45、三通接頭46和第三電連接器47。連接件33和支撐管34焊接成一體，作為部件的防護外殼和框架；連接件33上端設(shè)置有一組徑向錐口沉孔，使其兼具數(shù)字電源部2與信號采集部1連接的機械接口功能；支撐管34下端設(shè)置有一組徑向螺紋孔，使其兼具數(shù)字電源部2與底座支撐部3連接的機械接口功能。電源支架38設(shè)置在連接件33和支撐管34內(nèi)腔，以一組螺釘固定。第二電連接器46設(shè)置在電源支架38的上端，作為與信號采集部1通信的電氣接口。電源支架38下部兩側(cè)分別設(shè)置有氣壓電源板42和數(shù)字通信板43。氣壓傳感器40和電源模塊41設(shè)置在氣壓電源板42上，電源模塊41用于為傳感器整機供電；氣壓傳感器40的出口設(shè)置有管體44，所述管體44依次連接三通接頭46和小導(dǎo)管36，最終與設(shè)置在支撐管下部的兩個通氣管35相連，從而實現(xiàn)對環(huán)境氣壓信號的采集。數(shù)字通信板43與氣壓電源板42通過背面的排插進行連接通信，用于對采集到的風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、氣壓等模擬信號進行處理并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。電源濾波器45設(shè)置在電源支架38下部，以螺釘固定。套筒39設(shè)置在電源支架38外部，通過螺紋與電源支架38連接，對上述電子元器件及其電路起防護作用。第三電連接器47與組件的各條數(shù)據(jù)導(dǎo)線相連，作為數(shù)字電源部2與底座支撐部3通信的電氣接口。

所述的底座支撐部3（圖10）包括第四電連接器48、底座49、絲圈50、底盤51和電纜52。第四電連接器48設(shè)置在底座49上端，作為與數(shù)字電源部2通信的電氣接口。底座49下端與底盤51焊接成一體，支撐起傳感器整機；底座49上端設(shè)置有一組徑向錐口沉孔，使其兼具底座支撐部3與數(shù)字電源部2連接的機械接口功能；底盤51作為傳感器與外部結(jié)構(gòu)相連接的機械接口。絲圈50設(shè)置在底盤51下端，用于部件內(nèi)腔的密封。電纜52的引線端穿過絲圈50和底盤51，在底座49內(nèi)腔與第四電連接器48相連，作為傳感器與外部控制系統(tǒng)進行通信的電氣接口。