[实用新型]三维风速风向测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风速风向测量装置，具体地说是一种能测量三维风速风向的装置

背景技术

目前国家提出的能源战略，新型能源在未来国家发展中占重要作用，而风能是新型能源中最容易被人类利用和开发的能源之一，如何做到风资源利用的最大化，已经是一个公认的难题了。通过改善设备来提高风资源的利用率是现阶段的主要方式，但是这样的方式太过局限性，并且收效甚微。人们的眼光和想法过多的集中在对水平风能的利用，而忽略了纵向的风资源。人们对水平风能的利用遇到了瓶颈。如果布利用水平风能的同时对纵向的风资源能够加以利用，能够大大的提高风资源的利用率。现有的风速风向测量仪大多数都是针对水平风向的。本发明是以对风能的最大利用为目的对空间风速风向进行测量的系统。从而使风的测量和利用由原来的只在平缓地面上跨越到复杂的地貌。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的三维风速风向测量装置，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本实用新型的目的是研究设计一种新型的三维风速风向测量装置，从而解决现有的风速风向测量仪只是针对水平风向风速进行测量，而不能对纵向风向风速进行测量的问题。本实用新型所述的三维风速风向测量装置是由底座处理器、垂直风向标、水平风向标所组成。所述的底座处理器上部中间装有竖直转动轴，竖直转动轴上部装有方框型的支架，在支架的下边框中间装有水平风向标，在支架的上边框中间装有垂直风向标，垂直风向标通过轴承装有角度传感器，在垂直风向标上表面镶嵌有恒流式热球风速传感器，竖直转动轴伸入到底座处理器的端部装有精度为1度的测角码盘。本实用新型所述的底座处理器内装有无线传输模块，Zigbee接收模块以及单片机。

本实用新型所述的三维风速风向测量装置具体技术方案为：第一，特殊的机械结构，用支架固定水平风向标，使之与垂直风向标保持在一个平面上。第二，采用无线传输技术，扩大了设备的实用范围，这样可以对地势结构复杂的地貌进行测量。

本实用新型注重了对垂直风速风向的测量，这样可以充分的利用风能。本发明将两个风向标(水平风向标，垂直风向标)结合在一起，通过对机械结构的设计使之能在两个风向标上分别测量水平风向和空间风向，并且在垂直风向标能上够直接测量出空间的最大风速。再通过无线传输技术将采集来的信号传给计算机，通过软件处理将水平风向和空间风速风向有机的整合到一起进行分析。和现有的测量风速仪相比，突破点主要实时的把单位空间的水平风向和空间的风速风向在一个仪器独立的测量出来，传输给计算机。这样才能确保指定地区的风资源数据的可行性和可信性。此外，利用无线传输技术传输数据信息，使该仪器的应用环境更加的广泛，可以布地势结构比较复杂的地貌测量进行测量。

三维风速风向测量装置分为以下三个部分：测量部分、传输部分、处理部分。

1、测量部分

三维风向仪测量结构为两个风向标，分别为垂直风向标和水平风向标，垂直风向标指的即是风的三维风速风向。水平风向标固定在可以旋转的竖直转动轴上，再将竖直的两个支架与水平风向标焊死，通过与水平风向标焊死的支架固定垂直风向标，这样可以使垂直风向标不受水平分量影响。垂直风向标的重心由固定在水平风向标的支架固定，这样在无风的情况下，保持水平。底座处理器中有侧角码盘，无线传输模块，Zigbee接受模块以及单片机，内部主要有单片机控制，将接受的信号通过无线传输模块传输出去。

底座处理器内有精度为1度的测角码盘，该测角码盘与水平风向标用一个竖直转动轴连接，在水平风向标旋转时，带动竖直转动轴转动，竖直转动轴带动底座处理器中与之相连的测角码盘转动，用其测出水平风向。垂直风向标和角度传感器用一个可以转动的轴承固定，当垂直风向标转动时，风向标带动轴承转动，由于轴承转动，角度传感器也随之转动，触发了检测电路，这样将垂直风向转换成电信号，测出目的风向，即三维风向。并且在垂直风向标上表面

镶嵌有恒流式热球风速传感器，用其来测量风速。其测量原理是：用恒流源对传感器内部电路供电，当气体流过传感器表面时，由于热传递导致的温度变化，致使热敏电阻的阻值发生变化，进而使热敏电阻两端的电压发生变化，再通过测量电压的变化来计算风速的大小。同时根据三维风速和角度传感器测量来的角度来算出水平和垂直的风速。