[发明专利]超声波风速风向仪以及对应的多气象参数测量仪

说明书

技术领域

本发明属于气象仪器、仪表技术领域，具体涉及一种超声波风速风向仪以及对应的多气象参数测量仪。

背景技术

温度、湿度、大气压力、风速、风向是气象预报中的重要参数，目前对于风速、风向的测量仍沿用传统机械式的风杯风速仪、风向标，它不仅仅容易磨损使用寿命短，而且，维护的成本较高。

同时，现有的气象测试系统，仍然是由温度测试仪、湿度测试仪、大气压力测试仪、风速仪、风向标几个独立仪器组合而成。那么，在安装时每个仪器都需要分别进行固定安装，因此，使用不太方便、工作量大。

发明内容

为了解决现有机械风杯式的风速仪、风向仪寿命短的问题，本发明的第一目的在于提供一种超声波风速风向仪；为了解决现有的气象测试系统安装使用不方便的问题，本发明的第二目的在于提供一种多气象参数测量仪。

为实现上述第一发明目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种超声波风速风向仪，包括设置于同一水平面上的第一超声波传感器、第二超声波传感器、第三超声波传感器、第四超声波传感器；所述第一超声波传感器与第二超声波传感器所在直线和第三超声波传感器与第四超声波传感器所在直线相互垂直；在所述四个超声波传感器的信号输出端上连接有一模数(A/D)转换电路，用于将所述超声波传感器接收到的超声波信号经模数转换后传输给一单片机运算控制电路处理；所述单片机运算控制电路，用于控制四个超声波传感器发送或接收超声波，并记录超声波从发送到接收之间的时间，然后根据下述公式计算出实际风速与风向：

V1＝L1/2(1/t1-1/t2)，

V2＝L2/2(1/t3-1/t4)，

V=V12+V22,]]>

tgθ＝V2/V1，

V为测得的实际风速，

θ为实际风向与第一超声波传感器和第二超声波传感器所在方向的夹角，

V1为实际风速在第一超声波传感器与第二超声波传感器所在方向上的速度矢量，

V2为实际风速在第三超声波传感器与第四超声波传感器所在方向上的速度矢量，

t1为超声波从第一超声波传感器传送到第二超声波传感器的时间，

t2为超声波从第二超声波传感器传送到第一超声波传感器的时间，

t3为超声波从第三超声波传感器传送到第四超声波传感器的时间，

t4为超声波从第四超声波传感器传送到第三超声波传感器的时间，

L1为第一超声波传感器与第二超声波传感器之间的距离，

L2为第三超声波传感器与第四超声波传感器之间的距离。

优选的，在所述模数(A/D)转换电路与所述超声波传感器之间还串联有一带通放大电路。

优选的，在所述带通放大电路与所述超声波传感器之间还串联有一电子模拟开关。

优选的，所述四个超声波传感器设置于同一圆周上。

优选的，所述四个超声波传感器为发射频率200K赫兹的超声波换能器。

优选的，所述电子模拟开关为4选1的电子模拟开关。

本发明超声波风速风向仪使用时，相对设置的超声波传感器之间(第一超声波传感器与第二超声波传感器、第三超声波传感器与第四超声波传感器)在单片机运算控制电路的控制下相互发送与接收超声波信号，模数(A/D)转换电路将接收到的超声波模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号后传输给单片机计算控制电路，所述单片机计算控制电路记录超声波从发送到接收之间的时间，然后通过单片机计算控制电路计算出风速风向数据。

由上可知，本发明超声波风速风向仪将传统机械式的风杯风速仪、风向标改为了超声波测试电路，避免了风杯的长时间机械转动所带来的磨损，从而延长了使用寿命，当然能够降低维护成本。

为实现上述第二发明目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种多气象参数测量仪，包含前述超声波风速风向仪，在所述超声波风速风向仪的单片机运算控制电路的输入端还连接有温度传感器、湿度传感器、以及压力传感器。