[发明专利]一种风速风向的测量小车

说明书

本发明提供了一种风速风向的测量小车，包括本体、基座、前轮和后轮，所述本体位于所述基座上面，两个所述前轮分别通过前转动轴与所述基座相连接，两个所述后轮分别通过后转动轴与所述基座相连接，所述本体上表面设有超声波换能器组。本发明通过超声波时差法测量平面二维风速，结合霍尔传感器和电子罗盘测量小车的运动方向和速度，对测得的风速风向进行修正从而获得准确的风速风向数据，并可通过远程无线方式对小车进行控制，其结构简单，体积小巧，系统功耗低，检测精度高，响应速度快，稳定性和可靠性好，可扩展性强，操作方便，应用范围广，适用于基座移动过程中的测量。

技术领域

本发明涉及风力发电测量技术领域，特别涉及一种风速风向的测量小车。

背景技术

风能就是空气流动所产生的动能，风场风资源的品质时刻影响着风力机的运行，风速和风向是风场的重要因素，测量的准确与否直接影响到风场特性的研究。

常用的风速风向的测量方法主要有风向标、风杯、风轮、超声波等，目前，国内外对风速风向的测量方法主要以超声波测量法为主，超声波测风仪因为具有安装简单、维护方便、测量精度高等特点，在工业生产和科学实验中都有广泛应用。超声波测风仪在特殊要求下，需要在相对于大地运动的基座上进行测量时，如在行驶的汽车上或航行的船舶上等，传统的超声波测风仪因为无法修正基座运动给测量带来的偏差从而无法得到准确的数据。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提供了一种风速风向的测量小车，通过超声波时差法测量平面二维风速，结合霍尔传感器和电子罗盘测量小车的运动方向和速度，对测得的风速风向进行修正从而获得准确的风速风向数据，适用于基座移动过程中的测量。

(二)技术方案

一种风速风向的测量小车，包括本体、基座、前轮和后轮，所述本体位于所述基座上面，两个所述前轮分别通过前转动轴与所述基座相连接，两个所述后轮分别通过后转动轴与所述基座相连接，所述本体上表面设有超声波换能器组，所述超声波换能器组包括第一～第四超声波换能器，所述第一超声波换能器和所述第二超声波换能器相对的位于所述本体上表面的水平中线两端，所述第一超声波换能器和所述第二超声波换能器构成超声波换能器收发对，所述第三超声波换能器和所述第四超声波换能器相对的位于所述本体上表面的竖直中线两端，所述第三超声波换能器和所述第四超声波换能器也构成超声波换能器收发对；所述基座下面设有测速装置，所述测速装置位于两个所述前轮之间，其中一个所述前轮上粘有磁钢；所述本体背面设有电池仓，所述电池仓两侧分别设有SD卡槽和USB接口；所述本体内部设有控制电路板，所述控制电路板包括控制单元、自激驱动单元、信号调理单元、存储单元、USB传输单元和无线通信单元；所述基座内部设有方向测量单元，所述测速装置内部设有基座测速单元；所述控制单元输出激励脉冲信号送给所述自激驱动单元的输入端，所述自激驱动单元对所述激励脉冲信号进行自激震荡，驱动所述超声波换能器收发对的发射部发射超声波信号，所述信号调理单元对所述超声波换能器收发对的接收部所接受的所述超声波信号进行放大、滤波和包络检波，得到所述超声波信号的到达时间数据送入所述控制单元；所述方向测量单元与所述控制单元的UART0口相连接，将小车行驶方向的测量数据送入所述控制单元；所述基座测速单元与所述控制单元的UART1口相连接，将小车行驶速度的测量数据送入所述控制单元；所述存储单元对所述到达时间数据、所述小车行驶方向的测量数据及所述小车行驶速度的测量数据进行保存；所述控制单元通过所述无线通信单元将所述到达时间数据、所述小车行驶方向的测量数据及所述小车行驶速度的测量数据发送给上位机并接收所述上位机的控制命令；所述无线通信单元还通过所述USB传输单元将所述存储单元保存的数据上传给所述上位机。

进一步的，所述控制单元选用32位ARM控制器LPC1768。

进一步的，所述第一～第四超声波换能器均选用FUS-200型超声波换能器。