[发明专利]一种固态二维风速风向测量仪及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及风速及风向测量技术领域，特别涉及一种固态二维风速风向测量仪及其测量方法。

背景技术

风速和风向是重要的气象参数，对于人们的日常生活、气象环境、国防航空、工农业生产、交通运输都有重要意义，风速和风向测量仪也因此在很多场合得到了广泛应用。

风速和风向测量原理和相应的测量仪多种多样，其中作为气象观测规范的是机械式风速风向仪，由风杯风速计和风向标组成。风杯风速计中，有三或四个半球形或抛物形空杯，顺一面地均匀分布组成一个旋转结构，在风力作用下其转速和风速成正比，通过记录转速来测量风速。风向标是固定在旋转支架上的形状不对称的物体，受风作用时会顺风转动显示风向。

机械式风速风向仪的技术成熟，应用广泛。但此类装置体积大，使用时占用空间大；组成部件中多种运动和旋转部件易磨损、使用寿命短，高风速下受风部件容易被破坏；受风部件的惯性较大，无法快速响应风速变化，

此外还有诸如热线式风速风向仪、压力式风速风向仪、超声波风速风向仪等，都存在体积较大的缺点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是，解决现有常用风速风向仪体积较大的问题，特别是机械式风速风向仪体积大、易损坏、响应慢的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种固态二维风速风向测量仪，其特征在于，包括受风圆柱、导压管、传感器；所述受风圆柱的柱面上分布有偶数个小孔；所述导压管一端与所述受风圆柱柱面上的小孔连通，另一端与所述传感器连通；所述传感器用于测量所述受风圆柱柱面上水平距离等于所述受风圆柱直径的两个小孔之间的压强差。

本发明还提供了一种固态二维风速风向测量仪的测量方法，包括如下步骤：

步骤1：固定测量仪，确定测量仪的方位；

步骤2：在有水平方向的风作用时，测量所述测量仪的受风圆柱柱面上各对水平距离为受风圆柱直径的点上的压强差；

步骤3：由获得的所述压强差，根据圆柱柱面风压分布与风速风向的关系，计算出风速和相对于受风圆柱的相对风向；

步骤4：根据所述确定的测量仪的方位，计算实际风向。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明提供的固态二维风速风向仪及其测量方法具有如下有益效果：

(1)本发明中，测量的物理量是压强，而受风圆柱表面的压强大小受尺寸的影响小，装置可以小型化；

(2)本发明中，受风部分是固态的，没有运动部件，结构不易损坏；

(3)本发明中，压力或差压传感器的响应时间短，可以快速响应风速的变化。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的二维风速风向仪的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的二维风速风向仪的受风圆柱部分的剖面示意图；

图3是本发明的另一个实施例的二维风速风向仪的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清晰易懂，下面结合具体实施例，并参阅附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分使用同样的附图标记。且在附图中，对实施例的形状和尺寸比例作了一定调整，以简化图示并方便说明各部分的相互关系。再者，附图和说明书中未绘制或描述、但为实施例正常运作所需的外围部件或实现方式，为所属技术领域的普通技术人员所熟知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但须知参数不必确切等于相应的值，在给定的容差范围或设计约束内可以做相应改动。

本发明的核心思想在于：圆柱在受到垂直于圆柱纵轴的风的作用时，柱面上不同点的压强不同；任取圆柱的一条直径，其两端的压强差与该直径的迎风角(即风向)和风速有关；用合适设备测量出此压强差，并确定此压强差和风速风向的关系，即可解算风速风向。

实施例1