[实用新型]一种基于光点位移的测风装置

说明书

本实用新型公开了一种基于光点位移的测风装置，一种基于光点位移的测风装置，包括桅杆和密封腔，所述桅杆上设置有一台阶面，密封腔顶部平面开设有孔，桅杆底端穿过孔伸入密封腔内并通过台阶面支撑在密封腔顶面；所述桅杆的底端安装有激光头，所述密封腔内设置有光点感应屏，所述光点感应屏设置在密封腔的底部，所述光点感应屏用于感应激光头投射的光斑落点；本实用新型根据风吹草动的常识，风吹动桅杆而倾斜，光斑在光点感应屏上的位置随时间而变化，而根据记录的位移数据，经数据处理后可以得到被测风的速度、方向和湍流度；并且，本实用新型通过合理的结构设计，能够适应风速突变、温度剧变、盐雾腐蚀等条件恶劣的风速测量。

技术领域

本实用新型属于风电场测风技术领域，具体涉及一种基于光点位移的测风装置。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。我国风电事业发展迅速，目前装机容量世界第一。建设风电场最基本的条件是要有能量丰富、风向稳定的风能资源。风能资源和评估水平直接影响风电场选址和发电量预测，进而影响风电场的投资决策。故一般拟建风电场场址处都应设立测风装置，进行连续1～3年的连续风速观测。

传统的风速测量装置有风杯式风速计、螺旋桨式风速计、热线式风速等装置和声学风速计。风杯式风速计、螺旋桨式风速计原理简单，但是存在相对运动部件磨损，长时间运转有测量误差；热线风速计对工作环境要求较高，灰尘不宜过多，空气密度变化不能过大；声学风速计一般采用超声波对风速进行测量，这也导致了造价高昂。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型目的是提出一种基于光点位移的测风装置，利用安装在桅杆底部的激光头测量倾斜位移的大小，即通过光点感应屏上捕捉的光点位移，计算出风的速度、方向、湍流。该风速测量装置结构简单，质量牢靠，价格低廉等优点。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是，一种基于光点位移的测风装置，包括桅杆和密封腔，所述桅杆上设置有一台阶面，密封腔顶部平面开设有孔，桅杆底端穿过孔伸入密封腔内并通过台阶面支撑在密封腔顶面；

所述桅杆的底端安装有激光头，所述密封腔内设置有光点感应屏，所述光点感应屏设置在密封腔的底部，所述光点感应屏用于感应激光头投射的光斑落点；

当桅杆处于初始状态时，桅杆底部的激光头的光斑落点与光点感应屏的中心点重合。

所述桅杆伸入密封腔中的一段上套设有弹簧，弹簧一端固定在桅杆上，另一端固定在密封腔的顶面。

桅杆伸入密封腔中，其中桅杆的应变角度α＜arctan(R/h)，R为光点感应屏的半径，h为密封腔的高度，即光点位移的大小不应超出光点感应屏的范围。

桅杆的下段直径小于桅杆上段，上段和下段的交界面形成支撑在密封腔顶面的台阶。

在使用状态时，所述密封腔固定在测风位置，且固定后无风状态下，桅杆处于初始状态时。

所述弹簧成压缩状态。

所述激光头固定在桅杆的底部，并随桅杆的摆动而倾斜；相应的，风速越大，激光头投射的光斑在光点感应屏上的位移越大；风速越小，激光头投射的光斑在光点感应屏上的位移越小；当无风时，激光头投射的光斑落在光点感应屏的中心。

所述光点感应屏上划分出不同的方位坐标，使得光点感应屏不仅能够感应出激光头投射的光斑距离中心的距离，而且能够记录光斑落在不同的方位位置；光点感应屏通过记录光斑的偏离中心距离，光斑的方位，以及随时间的变化，通过时间的积分平均方法可以计算得到风的大小、方向和湍流度。

本实用新型还提供了基于光点位移的测风装置的使用方法，通过光点感应屏记录光斑的偏离中心距离和光斑的方位，通过时间的积分平均方法可以计算得到风的大小、方向和湍流度。