[发明专利]一种基于仿生形变叶片的风速风向传感器及其测量方法

说明书

本发明公开了一种基于仿生形变叶片的风速风向传感器，包括：底座，其为圆盘状结构，并且具有第一凹槽；叶片基座，其为圆盘状结构，并且匹配固定安装在所述第一凹槽内部，在所述叶片基座上沿圆周阵列分布设置多个第二凹槽；电控装置，其设置在所述底座和所述叶片基座之间形成的空腔内，并且与所述第一凹槽底部可拆卸的固定连接；仿生形变叶片，其包括：仿生形变叶片套、金属薄片和应变片；其中，所述仿生形变叶片套的一侧设置固定底座，用于在所述第二凹槽内匹配固定，所述应变片设置在所述金属薄片的正反面上，并且与所述电控装置电联，所述金属薄片能够从所述固定底座处插入到所述仿生形变叶片套中。本发明公开了一种基于仿生形变叶片的风速风向传感器的测量方法。

技术领域

本发明涉及仿生传感器领域，具体涉及一种基于仿生形变叶片的风速风向传感器及其测量方法。

背景技术

风速与风向对于重型车辆及飞行器的行驶安全有着非同一般的影响。目前最常见的风速与风向传感器为机械式的与非机械式的。机械式的低温工作效果不佳，磨损也会影响传感器测量效果。如专利CN102435767B，CN204989222U所提出的测量装置，皆为机械式的。非机械式的包括热式、超声波式、磁场式如(CN102109533B)等，但易受干扰，价格昂贵，安装要求高。测力式传感器如CN103018477A中所示，与本专利所涉及的新型仿生风速风向传感器原理接近，利用应变片测量风速风向。但是传感器垂向高度高，不利于布置在重型车辆与飞行器上，且测量风向的计算方法复杂。飞行器目前使用空速管来测量风速与风向，但是在高空中空速管极易结冰。结冰的空速管不能够提供准确的数据，极易造成飞机失速等误操作，导致飞机坠毁的事故。重型车辆，尤其是大型集装箱货运车辆，在进入或驶出隧道时，在山口等特殊地理位置时，极易遭遇瞬时侧向强风。大型集装箱货车遭受侧向强风极易发生侧翻事故，造成人员与货物损失。但目前没有专门针对大型集装箱货车设计的风速风向传感器。另外随着环境污染的加剧，重型集装箱车辆都可能在行驶中遭遇大量落叶，沙尘，或者低空漂浮垃圾(塑料袋)，现有形式的风速风向传感器极易被堵塞而影响工作效果。有鉴于此，有必要提供一款新型风速风向传感器，解决目前在风速风向测量使用上出现的难题。

发明内容

本发明设计开发了一种基于仿生形变叶片的风速风向传感器，本发明的目的之一是传感器能够安装方便，并且克服低温、户外垃圾和灰尘对测量风速风向的不良影响。

本发明的发明目的之二是通过对仿生叶面的叶面轮廓进行优化，以确保测试应变片形变量准确，测试结果准确。

本发明设计开发了一种基于仿生形变叶片的风速风向传感器的测量方法，本发明的目的是能够在低温、户外垃圾和灰尘等不利条件下对风速风向进行准确测量。

本发明提供的技术方案为：

一种基于仿生形变叶片的风速风向传感器，包括：

底座，其为圆盘状结构，并且具有第一凹槽；

叶片基座，其为圆盘状结构，并且匹配固定安装在所述第一凹槽内部，在所述叶片基座上沿圆周阵列分布设置多个第二凹槽；

电控装置，其设置在所述底座和所述叶片基座之间形成的空腔内，并且与所述第一凹槽底部可拆卸的固定连接；

仿生形变叶片，其包括：仿生形变叶片套、金属薄片和应变片；

其中，所述仿生形变叶片套的一侧设置固定底座，用于在所述第二凹槽内匹配固定，所述应变片设置在所述金属薄片的正反面上，并且与所述电控装置电联，所述金属薄片能够从所述固定底座处插入到所述仿生形变叶片套中。

优选的是，所述仿生形变叶片套的叶面外轮廓包括第一曲线段和第二曲线段，并且所述第一曲线段和所述第二曲线段对称设置，所述第一曲线段的轮廓曲线方程为：