基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于風(fēng)速測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)速風(fēng)向傳感器在環(huán)境監(jiān)測、野外作業(yè)等方面有廣泛的應(yīng)用，該類傳感器一般有傳統(tǒng)的風(fēng)杯和風(fēng)向標(biāo)結(jié)構(gòu)、純固態(tài)的熱絲或熱膜結(jié)構(gòu)以及超聲風(fēng)速測量系統(tǒng)等。傳統(tǒng)風(fēng)杯和風(fēng)向標(biāo)結(jié)構(gòu)采用風(fēng)向標(biāo)感應(yīng)環(huán)境的風(fēng)向，體積較大，一般在數(shù)十厘米或以上，攜帶不方便和風(fēng)向標(biāo)容易損壞的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提出一種基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的體積較大和風(fēng)向標(biāo)容易損壞的問題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器包括風(fēng)速傳感器、信號采集電路、信號矢量合成計(jì)算電路和自動定北裝置；
[0005]兩個所述風(fēng)速傳感器正交方向安裝，信號采集電路同時采集兩個風(fēng)速傳感器的風(fēng)速信號，所述信號矢量合成計(jì)算電路根據(jù)信號采集電路采集的風(fēng)速信號計(jì)算理論風(fēng)速值和風(fēng)向值，通過所述自動定北裝置給出實(shí)際的風(fēng)向值。
[0006]所述風(fēng)速傳感器采用九葉風(fēng)輪式結(jié)構(gòu)。
[0007]所述信號采集電路采用FPGA芯片。
[0008]所述自動定北裝置為電子磁羅盤。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型的基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器的信號矢量合成計(jì)算電路根據(jù)FPGA芯片測量的兩路風(fēng)速信號，按照矢量計(jì)算原理計(jì)算風(fēng)速值和風(fēng)向值，并結(jié)合自動定北裝置的數(shù)值給出實(shí)際的風(fēng)向值。整個傳感器的體積可以有效的縮小，風(fēng)速傳感器的體積小，裝置不易損壞。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器的工作框圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型的基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器的工作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。
[0013]參見附圖1和附圖2，本實(shí)用新型的基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器包括風(fēng)速傳感器、信號采集電路、信號矢量合成計(jì)算電路和自動定北裝置；
[0014]兩個所述風(fēng)速傳感器正交方向安裝，信號采集電路同時采集兩個風(fēng)速傳感器的風(fēng)速信號，所述信號矢量合成計(jì)算電路根據(jù)信號采集電路采集的風(fēng)速信號計(jì)算理論風(fēng)速值和風(fēng)向值，通過所述自動定北裝置給出實(shí)際的風(fēng)向值。
[0015]所述風(fēng)速傳感器采用九葉風(fēng)輪式結(jié)構(gòu)。
[0016]所述信號采集電路采用FPGA芯片，可以同時測量兩路風(fēng)速傳感器的風(fēng)速信號，并把兩路風(fēng)速數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫盘柺噶亢铣捎?jì)算電路中。
[0017]所述自動定北裝置為電子磁羅盤，測量與地球磁場的北極的角度，把測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫盘柺噶亢铣捎?jì)算電路中。
[0018]風(fēng)速傳感器采用直徑為3cm的九個葉輪的風(fēng)輪式感應(yīng)風(fēng)速，并成正交方向安裝，一個風(fēng)速傳感器在上方，一個風(fēng)速傳感器在下方。葉片中含有磁性材料，風(fēng)速傳感器的邊框安裝了一個霍爾元件，當(dāng)有磁性材料接近霍爾元件時，其輸出低電平，磁性材料遠(yuǎn)離霍爾元件時，其輸出高電平。葉輪旋轉(zhuǎn)，霍爾元件輸出頻率不同的方波，通過測量方波可以測量風(fēng)速。
[0019]信號采集電路采用FPGA芯片，其型號為A3P060，運(yùn)行速度可以達(dá)到200MHz，采用倒數(shù)測頻率的方式，測量頻率精度可以達(dá)到0.1Hz，風(fēng)速的分辨率達(dá)到0.0lm/s，并且可以同時并行采集兩路風(fēng)速傳感器輸出的頻率信號，通過串口傳輸?shù)叫盘柺噶亢铣捎?jì)算電路中。
[0020]所述信號矢量合成計(jì)算電路根據(jù)FPGA芯片測量的兩路風(fēng)速信號。當(dāng)環(huán)境的風(fēng)與上方的風(fēng)速傳感器垂直流動時，上方的風(fēng)速傳感器100%反應(yīng)環(huán)境的風(fēng)速值，下方的風(fēng)速傳感器不會轉(zhuǎn)動，當(dāng)環(huán)境的風(fēng)與上方的風(fēng)速傳感器平行流動時，上方的風(fēng)速傳感器不會轉(zhuǎn)動，下方的風(fēng)速傳感器100%反應(yīng)環(huán)境的風(fēng)速值。當(dāng)環(huán)境的風(fēng)與上方的風(fēng)速傳感器以一定的夾角流動時，其與下方的風(fēng)速傳感器也以一定的夾角流動，按照矢量計(jì)算原理計(jì)算風(fēng)速值和風(fēng)向值，并根據(jù)自動定北裝置給出實(shí)際與地球磁場北極的夾角，計(jì)算出實(shí)際的風(fēng)向值。
[0021]電子磁羅盤采用高靈敏度的三軸感磁元件，可以補(bǔ)償由于測量元件與地平面不平行帶來的誤差。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器，其特征在于，包括風(fēng)速傳感器、信號采集電路、信號矢量合成計(jì)算電路和自動定北裝置； 兩個所述風(fēng)速傳感器正交方向安裝，信號采集電路同時采集兩個風(fēng)速傳感器的風(fēng)速信號，所述信號矢量合成計(jì)算電路根據(jù)信號采集電路采集的風(fēng)速信號計(jì)算理論風(fēng)速值和風(fēng)向值，通過所述自動定北裝置給出實(shí)際的風(fēng)向值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器，其特征在于，所述風(fēng)速傳感器采用九葉風(fēng)輪式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器，其特征在于，所述信號采集電路采用FPGA芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器，其特征在于，所述自動定北裝置為電子磁羅盤。
【專利摘要】基于正交風(fēng)速傳感器的便攜式風(fēng)向風(fēng)速傳感器屬于風(fēng)速測量技術(shù)領(lǐng)域，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的體積較大和風(fēng)向標(biāo)容易損壞的問題。本實(shí)用新型包括風(fēng)速傳感器、信號采集電路、信號矢量合成計(jì)算電路和自動定北裝置；兩個所述風(fēng)速傳感器正交方向安裝，信號采集電路同時采集兩個風(fēng)速傳感器的風(fēng)速信號，所述信號矢量合成計(jì)算電路根據(jù)信號采集電路采集的風(fēng)速信號計(jì)算理論風(fēng)速值和風(fēng)向值，通過所述自動定北裝置給出實(shí)際的風(fēng)向值。本實(shí)用新型的信號矢量合成計(jì)算電路根據(jù)FPGA芯片測量的兩路風(fēng)速信號，按照矢量計(jì)算原理計(jì)算風(fēng)速值和風(fēng)向值，并根據(jù)自動定北裝置給出實(shí)際的風(fēng)向值。整個傳感器的體積可以有效的縮小，風(fēng)速傳感器的體積小，裝置不易損壞。
【IPC分類】G01P5-08, G01P13-02
【公開號】CN204536362
【申請?zhí)枴緾N201520212738
【發(fā)明人】王昆鵬, 張?jiān)虑?
【申請人】長春希邁氣象科技股份有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月10日