[发明专利]一种小尺度风场中的三维风向的测量方法

权利要求书

1.一种小尺度风场中的三维风向的测量方法，其特征在于：所述测量方法使用三维风向探测器对风向进行探测；所述三维风向探测器包括数据处理器、固定架、水平角探测器和竖向角探测器；所述水平角探测器包括竖向翼、水平向转角传感器；所述竖向翼以连接杆铰接于固定架处，所述水平向转角传感器设于固定架处并对连接杆水平向转角进行测量；所述竖向角探测器包括水平翼、垂直向倾角传感器和转轴架；竖向角探测器以转轴架固定于竖向翼上方或上方旁侧处；所述垂直向倾角传感器设于水平翼内并对水平翼的垂直向倾角进行检测；所述转轴架铰接于水平翼的重心处以使水平翼在转轴架两侧的重量平衡；当测量方向时，水平向转角传感器、垂直向倾角传感器把测得的数据送至数据处理器进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种小尺度风场中的三维风向的测量方法，其特征在于：所述数据处理器对水平向转角传感器、垂直向倾角传感器的测量数据进行处理后生成风向的三维矢量数据。

3.根据权利要求1所述的一种小尺度风场中的三维风向的测量方法，其特征在于：所述水平翼为一锥尖朝向侧面的扁形的四面锥，转轴架铰接于四面锥的前后锥面处，四面锥的上下锥面为受风面。

4.根据权利要求3所述的一种小尺度风场中的三维风向的测量方法，其特征在于：所述受风面朝侧向延伸以扩大迎风面积。

5.根据权利要求4所述的一种小尺度风场中的三维风向的测量方法，其特征在于：所述垂直向倾角传感器固定于PCB板上，所述PCB板内嵌于竖向角探测器水平翼壳体内，转轴架以支撑轴铰接于水平翼的前后端面处；所述支撑轴与水平翼的铰接点处设有导电滑环，所述导电滑环与PCB板相连以向水平翼内的元器件供电并导出测量数据；所述垂直向倾角传感器为单轴倾角传感器，垂直向倾角传感器的测量轴方向与支撑轴方向、导电滑环位于同一直线上，垂直向倾角传感器的测量轴与水平翼壳体相接。

6.根据权利要求5所述的一种小尺度风场中的三维风向的测量方法，其特征在于：水平翼壳体的垂直向倾斜角度与垂直向倾角传感器传感器同步，当无风时，所述水平翼壳体保持水平。

7.根据权利要求5所述的一种小尺度风场中的三维风向的测量方法，其特征在于：所述垂直向倾角传感器的测量轴与导电滑环之间设有卡块，所述卡块对垂直向倾角传感器的旋转进行限位，使垂直向倾角传感器的旋转范围在180度以下。

8.根据权利要求3所述的一种小尺度风场中的三维风向的测量方法，其特征在于：所述水平翼的尖端处固定有棒状的配重体。

9.根据权利要求1所述的一种小尺度风场中的三维风向的测量方法，其特征在于：所述数据处理器对水平向转角传感器、垂直向倾角传感器的测量数据进行处理时，按以下步骤进行；

A1、从水平向转角传感器获取水平向的风向角度数据，按以正北方向为零度参照，把此数据矢量化得到水平风向HDir（x,y,0）；

A2、从垂直向倾角传感器获取以垂直方向角度为参照的风向角度，并把此数据矢量化得垂直风向VDir(0,0,y)；

A3、把水平风向HDir（x,y,0）与垂直风向VDir(0,0,y)相加，得到风向的三维矢量WindDir(x,y,z)。