[发明专利]适用于低气压下的热膜风速风向测量系统

权利要求书

1.适用于低气压下的热膜风速风向测量系统，主要包括风速传感器部分、薄膜规压力传感器，数据采集模块，加热用电源，风速换算模块，其中风速传感器部分包括加热棒、外套筒、多组热电偶热端和公共的热电偶冷端，外套筒套设在加热棒外周上，多组热电偶热端固定在外套筒的外表面上，多组热电偶热端通过热电偶材料A分别连接到数据采集模块的毫伏测量通道+端，公共热电偶冷端放置于低气压环境流场中，并通过热电偶材料B分别连接到多组热电偶热端上，公共热电偶冷端通过公共的热电偶线连接到数据采集模块的毫伏测量通道-端，薄膜规压力传感器与数据采集模块的4-20mA通道连接，在测试中，通过加热用电源对加热棒施加恒功率的热流，热量通过外套筒传递至套筒外侧，受风速对流的影响，套筒表面必然存在温度梯度，即均匀分布的多组热电偶上的温度，通过数据采集模块对其上的多组热电偶及一套薄膜规压力传感器进行采集、变送后，由风速换算模块根据标定数据进行插值，计算出当前环境下的风速度、风向。

2.如权利要求1所述的热膜风速风向测量系统，其中，加热棒为圆柱形单边引线加热棒，由加热用电源进行恒功率加热。

3.如权利要求1所述的热膜风速风向测量系统，其中，加热棒由电热丝、加热膜方式代替进行加热。

4.如权利要求1所述的热膜风速风向测量系统，其中，外套筒为一体化结构，加热棒安装于套筒内部，间隙使用导热硅脂填充，确保加热元件所有热量均匀传递至套筒上。

5.如权利要求1所述的热膜风速风向测量系统，其中，多组热电偶热端，根据风向精度需要，为3~12个。

6.如权利要求1所述的热膜风速风向测量系统，其中，多组热电偶热端的固定方式为喷涂或粘结工艺，所有热电偶共用一个冷端，安装于环境中，温度为环境温度，通过测量每个冷/热端温差确定外套筒每点与环境温度的差值，用于计算风速，风向。

7.如权利要求1所述的热膜风速风向测量系统，其中，压力测量使用薄膜规压力传感器，或使用电阻规方式，其输出为4-20mA信号。

8.如权利要求1所述的热膜风速风向测量系统，其中，数据采集模块为多路毫伏信号采集器及单路4-20mA采集器，通过测量每路热电偶冷/热端的电势差给出传感器与环境温差，并对4-20mA信号的薄膜规信号进行采集，温度和压力信号均被传递至风速换算模块。

9.如权利要求1-8任一项所述的热膜风速风向测量系统，其中，风速换算模块采用MCU、FPGA或计算机形式，通过预先标定的数据给出计算的风速、风向信息。