[发明专利]一种风电用超声波风速风向仪及其抗冰冻方法

摘要

本发明为一种风电用超声波风速风向仪，具有一超声波换能器安装盖，其包括信号处理器、加热器，一第一超声波换能器、一第二超声波换能器、换能器驱动-信号调理电路、一组PT100温度传感器、一PT100温度传感器信号调理电路，第一超声波换能器与第二超声波换能器安装在超声波换能器安装盖。本发明由于采用两不同的控制模式，且两控制模式可根据外部工况相互切换，该方法不仅可适用于超声波风速风向仪外表严重积冰造成超声波风速风向仪无法正常运行及无积冰或少量积冰但不影响超声波风速风向仪正常运行的不同工况条件，而且不同模式适用不同工况条件，解决了单一抗冰模式无法适应多种工况条件的情形，另外方法中两种方法的失效模式不同，降低失效机率。

主权项

一种风电用超声波风速风向仪的抗冰冻方法，包括：空气温度探测‑加热‑模式切换控制步骤，进一步包括，步骤S1：信号处理器发出调整信号并经由换能器驱动‑信号调理电路控制第一超声波换能器、第二超声波换能器先后交替向对方互发超声波脉冲信号并计算出由第一超声波换能器发送出超声波信号到第二超声波换能器接收到超声波脉冲信号的时间t₁，完成后，由第二超声波换能器向第一超声波换能器发送超声波脉冲信号并计算出由第二超声波换能器发送出超声波信号到第一超声波换能器接收到超声波脉冲信号的时间t₂、完成后信号处理器分别比较t₁、t₂是否大于设定的最大值t，其中t为时间，如t₁、t₂大于设定的最大值t，则判断空气温度探测‑加热‑模式切换控制步骤不可行，执行壳体表面温度探测‑加热‑模式切换控制步骤，如t₁、t₂小于设定的最大值t，则继续执行步骤S2，步骤S3；步骤S2：信号处理器根据t₁、t₂、t₁＝L/(c+v)、t₂＝L/(c+v)计算出超声波脉冲信号在空气介质中的传播速度c＝0.5L/[(1/t₁)+(1/t₂)]，其中，L为第一超声波换能器与第二超声波换能器之间的间隔距离L，且L恒定不变的，v为流过超声波风速风向仪的风速，由c＝331.3+0.606T计算出空气介质温度T_a＝(331.3‑c)/0.606，其中，T为摄氏温标；步骤S3：信号处理器判断空气介质温度T_a是否低于设定的加热器开启温度T₁，如低于，则控制加热器加热，如高于则不启动加热器；壳体表面温度探测‑加热‑模式切换控制步骤，即步骤S4：信号处理器控制PT100温度信号调理电路向预埋在超声波风速风向仪中的PT100温度传感器发送恒定电流I，经转换后发送电压U到信号处理器，由信号处理器进一步换算得出壳体表面温度T_K；步骤S5：信号处理器判断壳体表面温度T_K是否低于加热器开启温度T₂，如低于，信号处理器即向加热器发出加热命令，加热器开启加热，结束程序。