[发明专利]一种风向测试仪及测试方法

权利要求书

1.一种风向测试仪，其特征在于：包括测量系统、控制系统以及旋转运动系统；

测量系统，包括基座(1)、安装于该基座上的头部壳体(2)以及轴对称安装于头部壳体内两侧的至少三组压力传感器；头部壳体包括前端(21)和尾端(22)，压力传感器由前端向尾端顺次排布；

旋转运动系统，包括转动轴(3)、底座(4)以及伺服电机；所述转动轴的一端与测量系统的基座连接，另一端与所述伺服电机的输出轴连接；所述伺服电机设于底座内；

控制系统，包括微处理器，该微处理器接收各压力传感器测量的风压信号，并对每组风压信号进行处理，输出控制信号给伺服电机，控制伺服电机的正反转，进一步控制头部壳体的左右旋转，以使头部壳体前端指向来风方向。

2.根据权利要求1所述的一种风向测试仪，其特征在于：所述头部壳体由两片相同的机翼和底板拼接而成；其前端中空，由前端向尾端逐渐平滑变细。

3.根据权利要求2所述的一种风向测试仪，其特征在于：所述基座设有竖直通孔，并通过底板上的通孔与头部壳体连通；所述转动轴是空心轴；所述传感器的电源线和信号线依次穿过底板上的通孔、基座上的通孔和空心轴分别与电源模块和微处理器连接。

4.根据权利要求3所述的一种风向测试仪，其特征在于：头部壳体两侧机翼上对称设有多组通孔，且每侧机翼上的通孔位于同一水平线上；其中，压力传感器的橡皮管通过头部壳体两侧机翼上的通孔伸出，压力传感器的通气母管依次穿过底板上的通孔、基座上的通孔和空心轴伸入到底座里。

5.根据权利要求1所述的一种风向测试仪，其特征在于：所述微处理器控制伺服电机的正反转圈数，防止电线缠绕抱死伺服电机。

6.根据权利要求1所述的一种风向测试仪，其特征在于：所述微处理器包括反馈控制模块以及PID调节模块。

7.一种基于权利要求1所述风向测试仪的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)测量头部壳体两侧的风压

各组压力传感器分别测量头部壳体两侧的风压值，并输入到控制系统；

(2)处理风压信号

控制系统接收各组压力传感器测量的风压值，并由微处理器按预设的算法进行处理；

(3)判定两侧风压是否平衡

根据预设的判定条件，判断两侧风压是否平衡；若平衡，头部壳体前端指向来风方向，伺服电机停止旋转，等待后续信号；若不平衡，微处理器发出控制指令，驱动伺服电机旋转；

所述步骤(2)中微处理器按以下公式计算每组压力传感器测量的压力差：

其中，P_i为压力传感器测量的头部壳体两侧的风压值，i＝1,2…2n，n为自然数；且i为奇数项的风压值位于同一侧，i为偶数项的风压值位于另一侧；

所述步骤(3)按如下方法判断两侧风压是否平衡：

若{△P₁,△P₂,...△P_n}_max≤P₀，且P₁>P₃>...>P_2n-1，P₂>P₄>...>P_2n成立，判定两侧风压平衡，头部壳体前端指向来风方向，伺服电机停止旋转，等待后续控制信号；

若{△P₁,△P₂,...△P_n}_max≤P₀，且P₁>P₃>...>P_2n-1，P₂>P₄>...>P_2n不成立，判定两侧风压不平衡，则微处理器根据风压信号进行计算处理，发出控制指令，驱动伺服电机旋转；其中，当P₁-P₂>P₀时，伺服电机正转，通过转动轴带动头部壳体向P₁侧旋转；当P₁-P₂<P₀时，伺服电机反转，通过转动轴带动头部壳体向P₂侧旋转；当头部壳体前端正对来风风向时，停止旋转；其中，P₀为压力设定值，取值范围为5pa～20pa；

所述微处理器记录伺服电机朝着同一方向转动的圈数，当伺服电机超过某一方向设定的转动圈数后，微处理器控制伺服电机朝反方向转动，防止电线缠绕抱死伺服电机。