[发明专利]一种测量风速的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程测量技术领域，具体为一种测量风速的装置及方法。

背景技术

测量复杂恶劣的气体工况下精确测量风速通常都是工程中较为困难的问题。其条件通常具有以下特点：酸、碱腐蚀性强，对测量装置会产生快速的腐蚀，并且影响其正常工作；待测量气体洁净程度低，甚至可能出现固(灰尘)、液、气多种介质的混合流动；待测量气体处于不稳定的外界条件，例如：温度、气压等。

现有用于管道气体风速、动压及风量的检测装备主要有毕托管压差式、机械扇叶式、热电式和涡街式。其分别有以下特点：1)毕托管(压差)式，现有的毕托管测风速的装置，其原理是测量待测气体内毕托管迎风面及背风面的压差，将其视为动压来反推出风速大小，从原理上该装置在精确性受到毕托管形状及管道扰流情况的影响。另外，由于动压正比于风速的平方，即风速的变化体现为动压的变化较小，此关系会导致低风速情况下毕托管前后压差过于微小，无法精确测量所对应的风速。2)机械扇叶式，该原理的风速测量装置多用于高风速、较洁净的气体介质的测量，因为其原理是通过扇叶的旋转状态转换成电信号，其扇叶转动需要一定较大的启动风压，并且其还存在一定的反应时间；另外，机械扇叶在强腐蚀性气体中机械转动配合位置一旦被腐蚀掉后即会出现转动不畅，甚至卡死等问题。3)热电式，从基本原理上就存在巨大的缺陷，其测量结果受到环境温度、空气洁净度影响非常明显，容易出现老化、偏移等。4)涡街式，其原理是通过测量漩涡发生器产生涡流的频率来测量流量，首先从成本上涡街式流量计是非常高的，并且其加工生产工艺要求较高，生产过程中的细微因素都会直接影响的测量精度；另外，动态气体本身的涡流也会干扰到其漩涡发生器的漩涡频率。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种测量风速的装置及方法，用于解决现有技术中在复杂恶劣的工况下测量风速效果差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种测量风速的装置，所述测量风速的装置包括：探杆，横向贯穿所述探杆并将所述探杆分成探杆上部和探杆下部两段的转动支点以及位于探杆的顶部的力学传感器；所述探杆下部在风力作用下可绕所述转动支点转动并在转动时所述探杆的顶部与所述力学传感器接触，所述力学传感器根据所述探杆相对所述转动支点的力矩和所述转动支点与所述探杆的顶部之间的距离获取所述探杆在风力作用下的作用力；根据所述力学传感器获取的作用力获取气体平均风速。

优选地，所述探杆为板条状探杆；所述探杆的宽度的取值范围为5mm～20cm。

优选地，所述探杆为碳纤维探杆。

为实现上述目的，本发明还提供一种测量风速的方法，所述测量风速的方法包括：提供一探杆，横向贯穿所述探杆并将所述探杆分成探杆上部和探杆下部两段的转动支点以及位于所述探杆顶部的力学传感器；所述探杆下部在风力作用下可绕所述转动支点转动并在转动时所述探杆的顶部与所述力学传感器接触，获取所述探杆相对所述转动支点的力矩；根据所述探杆相对所述转动支点的力矩和所述转动支点与所述探杆的顶部之间的距离获取所述探杆在风力作用下的作用力；根据所述作用力获取气体平均风速。

优选地，所述探杆为碳纤维探杆。

优选地，所述探杆下部置于待测风速设备中，所述探杆上部和所述转动支点置于所述待测风速设备外；获取所述探杆相对所述转动支点的力矩的一种表达方式为：

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