[发明专利]一种风向测试仪及测试方法

说明书

本发明公开了一种风向测试仪，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、安装于该基座上的头部壳体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；头部壳体包括前端和尾端，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、底座以及伺服电机；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；控制系统的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。该风向测试仪抗干扰性好，测量精度高以及便携性好。

技术领域

本发明涉及气象测量控制，特别是涉及一种风向测试仪及测试方法。

背景技术

风向是指风吹来的方向，一般用十六方位法表示，风向的测量在实验研究、天气预报、电站监督、航海、军事等诸多领域有着广泛而重要的应用。

在工程测量中，测定指定区域的风向一般采用气象风向标。风标对空气流动产生较大阻力的一端便会顺风转动，显示风向。

现在市面上用于对风向测定的仪器都是基于风标的工作原理，一般通过增加传感器、液晶显示的电子元件提高测量的便捷性。但是，传统型风标存在测量精度低，对局部气流抗干扰性差的缺点。当局部风向稍有扰动，风标即会摆动。

发明内容

发明目的：提供一种测量精度高，使用方便以及便携性好的风向测试仪及测试方法。

技术方案：一种风向测试仪，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、安装于该基座上的头部壳体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；包括前端和尾端，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、底座以及伺服电机；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。

进一步的，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。该头部壳体的流线型结构，可以减少外部扰动的产生，提高测量精度。

优选的，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。可以保护电源线和信号线，同时节省空间。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，所述微处理器包括反馈控制模块以及PID调节模块。可以消除外部干扰信号对系统的影响，提高测量精度。

一种基于所述风向测试仪的测试方法，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