[实用新型]超声风速温度仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声风速温度仪，属于机械、电子产品结构的技术领域，具体说属于利用声学方法测量三维风速、温度脉动的机械、电子仪器产品结构的技术领域。

背景技术

风速的测量在天气、气候、大气、污染、工程气象（例如风能开发）、航天（神舟飞船发射安全保障）、航空（风切变）、高速铁路（安全标准）等众多领域具有极为广泛的应用，在各种复杂环境下垫面条件和许多极端气象条件下（例如沙尘暴，极地考察等）都展现出了巨大的需求。

同时，随着国民经济的发展,科研工作的深入，军事上特殊的需求，使得风速的测量会更多的应用于高效农业、公路、铁路、桥梁、隧道建设、竟技体育、大型购物中心、军事装备改良、升级、风切变预警、核危急处理等领域。

历史上,科学家们发明了风杯风速仪、螺旋桨式风速仪和热线风速仪等测风仪器,称为传统的测风仪器。

传统的测风仪器可分为两大类，一类是带有旋转部件的风杯风速仪和螺旋桨式风速仪，另一类为热线风速仪。前者因旋转部件的惯性，不能测很微弱和快变化的风，而且定期需要标定。后者虽然能测快变化的小风，但其受雨雪的影响大，输出是非线性的，标定困难,几乎不能离开实验室使用。

上个世纪中叶测风仪器的发展取得重大突破，科学家们发明了超声风速温度仪。它是一种用声学方法测量三维风、温脉动的仪器，其精度高、响应快、量程宽、输出线性，是一种绝对测量的仪器,不需标定,它的优良特性使其应用范围越来越宽,能够在各种天气条件下进行自动化观测，并且与其他仪器组合后可测量动量、热量、水汽和二氧化通量等。对推动测风和湍流通量测量技术的发展起了极为重要的作用。

发明内容

本实用新型提供了一种超声风速温度仪，以实现用声学方法测量三维风速和温度脉动的目的。

为达到上述的目的本实用新型的技术方案是：

一种超声风速温度仪，包括：

一三维全向非正交声阵，用以测量超声波沿设置在其上的三个声程上六个超声信号相向传播的时间差传送给该主机板；

一主机板，用以按时序信号规程约定,依次完成三个声程上六个超声信号的发射、接收、处理、模数转换,最终得到数字化的六个沿声程传播的时间后经数字通讯接口上传到PC主控机；

一PC主控机，用以向主机板发送各种指令，接收主机板发来的数据，计算三维风速和温度的脉动值，并完成显示和存储；

所述的三维全向非正交声阵和该主机板通过电缆和信号线路电性连接；所述的主机板和PC主控机通过数字通讯接口和信号线路电性连接。

该三维全向非正交声阵包括：第一双向传感器，第二双向传感器，第三双向传感器，第四双向传感器，第五双向传感器，第六双向传感器，上柱状梯形平台，下柱状梯形平台，至少三个上支架，至少三个下支架，支杆和底座；

所述的底座为阶梯状的法兰结构，所述的支杆为柱状结构，一端与该底座固定连接，另一端固定连接该下柱状梯形平台；

所述的下柱状梯形平台整体呈由一伞状部分和一柱状部分一体成型的蘑菇形状结构；该柱状部分插入该支杆的一端并与其成固定连接状；沿该柱状部分外侧互成120度紧固设置有三个下支架；该伞状部分表面同圆周依次按顺序均匀设置该第二双向传感器，第四双向传感器和第六双向传感器；该第二双向传感器，第四双向传感器和第六双向传感器分别与水平面夹角成45度且互成120度设置；

所述的上柱状梯形平台整体呈由一伞状部分和一柱状部分一体成型的蘑菇形状结构；沿该柱状部分外侧互成120度紧固设置有三个上支架；该伞状部分表面同圆周依次按顺序均匀设置该第一双向传感器，第三双向传感器和第五双向传感器；该第一双向传感器，第三双向传感器和第五双向传感器分别与水平面夹角为45度且互成120度设置；

所述的上支架为L形柱或管结构，L形一端与所述上柱状梯形平台的柱状部分外侧紧固连接，另一端与所述的下支架紧固连接；所述的下支架为L形柱或管结构，L形一端与所述下柱状梯形平台的柱状部分外侧紧固连接，另一端与所述的上支架紧固连接；

所述的上柱状梯形平台和下柱状梯形平台成伞状部分相向或相对设置的位置结构。

该第一双向传感器，第三双向传感器和第五双向传感器端头形成的圆周位置点与该第二双向传感器，第四双向传感器和第六双向传感器端头形成的圆周位置点相差60度；

该第一双向传感器和第二双向传感器端头间距离形成第一声程，该第三双向传感器和第四双向传感器端头间距离形成第二声程，该第五双向传感器和第六双向传感器端头间距离形成第三声程；

该第一声程等于该第二声程等于该第三声程。