[实用新型]一种一维超声波无线风速风向仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及气象测量仪器领域，特别涉及一种一维超声波无线风速风向仪，可广泛应用于气象、海洋、环境、农业、林业、水利、电力、科研等领域，为其提供所需的风速风向数据。

背景技术

风速的精确测量在气象、航空、航海、风力发电等领域都有着重要的价值。风速风向仪的种类繁多，测量原理也不尽相同。较为传统的杯状风速仪和翼状风速仪，在测量较大风速时比较适用，安装和使用也比较方便。但是传统机械式风速仪有转动部件，会产生机械摩擦对仪器造成损坏。随着技术的发展产生利用超声波装置测量风速风向的二维，三维超声波测风仪，该设计无机械装置，耐用度高。目前，超声波式风速仪结构上多采用将两对或者三对收发一体的超声波换能器构成测量阵列，当风沿换能器构成的正交方向上传播时，会引起湍流导致错误测量。采用有线方式进行数据传输的风速仪，其布线复杂、抗干扰性差及维护困难。同时现有的超声波风速仪电路结构较复杂、功耗较大且制造成本高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种一维超声波无线风速风向仪，能够简化电路、降低成本、减小测量误差、布线简单且测量数据能够长距离传输，提高了风速风向测量精度和分辨率，便于携带和安装，提高测量设备的抗干扰能力，解决了现有技术中存在的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种一维超声波无线风速风向仪，包括超声波风速测量模块、风向标风向测量模块，

所述风向标风向测量模块包括为电子罗盘式风向传感器，电子罗盘式风向传感器包括底座、定北帽、转动轴、转动轴上设置水平的风向杆，风向杆一端为箭头状，此端为尾翼；

所述超声波风速测量模块包括超声波驱动电路和超声波收发电路，超声波收发电路连接探头A和探头B，探头A和探头B具有收发超声波的功能，探头A和探头B设置于风向杆上相对于尾翼的另一端，且分别与风向杆形成一个夹角，探头A和探头B中间设置反射板，探头A发射的超声波被反射板发射后可被探头B接收；探头A和探头B分别连接时间测量芯片，时间测量芯片测量超声波在探头A与探头B之间传播的时间；

所述电子罗盘式风向传感器的信号输出端连接主控芯片，时间测量芯片连接主控芯片，主控芯片接收时间测量芯片输出的时间值并进行处理。

进一步的，还包括无线传输模块，所述无线传输模块包括GPRS通信模块和上位机监控中心，主控芯片将风向风速信息通过GPRS通信模块发送到上位机监控中心。

进一步的，所述主控芯片为STM32芯片。

进一步的，所述反射板设置于转轴上、探头A和探头B中间上方，与风向杆平行，且与风向杆一同转动。

本实用新型的有益效果是：

1、采用一对超声波发射接收探头测风速，简化电路设计同时降低功耗、降低了制造成本。

2、超声波反射式传播，避免了由于探头对迎风成直线排列对风产生的阻挡作用造成的误差。采用一对探头避免了由于多对探头造成的交叉干扰和湍流现象，减小测量误差，提高了风速风向测量精度和分辨率。

3、测量数据通过GPRS通信模块传输到上位机监控中心，监控中心的功能是实现GPRS信息的接收和保存，能够简化电路布线且测量数据能够长距离传输。

4、集超声波测风优点与风向标测方向长处于一体的一维超声波风速风向仪体积更加小巧，便于携带和安装。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

图1是本实用新型所述的一维超声波无线风速风向测量装置的结构组成框图；

图2为本发明提供的一维超声波时差法测量风速原理图，利用一对超声波收发探头A和B测量风速；

图3为本发明提供的电子罗盘风向传感器测风向示意图；

图4为本发明提供的测量控制电路原理框图；

图5为超声波驱动电路；

图6为超声波接收电路，带通滤波放大电路；

图7为时间测量芯片TDC-GP21外围接口电路；

图8为本发明提供的一维超声波无线风速风向仪装置；

图中：11、探头A；、12、探头B；2、反射板；3、尾翼；4、转轴；5、底座；6、定北帽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

一种一维超声波无线风速风向仪，包括超声波风速测量模块、风向标风向测量模块，