[发明专利]基于微应变的风场检测装置及在线风场检测和评价方法

摘要

本发明属于植保喷雾领域，涉及一种基于微应变的风场检测装置及在线风场检测和评价方法，主要用于悬停状态下无人机、风洞试验、风幕机等产生的稳定风场进行在线检测。本发明采用聚丙烯片来模拟风场下的叶片受风压弯曲的过程，贴附于聚丙烯片的应变片随之弯曲并发生的阻值变化，根据应变片组成的全桥电路中压差信号测量风速风向。本发明可实现自动调节检测高度，可实现同时对同水平面内多点X、Y、Z方向风速进行快速检测，并计算该点风向及风速值，可实现检测点位置的精确调节，还可对风场的分布均匀性进行评价。本发明的风场检测装置检测灵敏度高，检测精度高，具有较高的使用寿命，检测部件成本低廉且易于更换。

主权项

1.一种基于微应变的风场检测装置，其特征在于：该装置包括支撑条旋转机构、水平旋转机构、测风间距调节机构、高度自动调节机构和控制机构；其中，所述水平旋转机构包括旋转框架(1)、旋转圆盘(12)、第一步进电机(13)和第一角度传感器(18)；所述旋转框架(1)为一横截面为正方形的长方体框架，包括水平设置的上层正方形架和下层正方形架；所述旋转圆盘(12)的下端面固定在第一步进电机(13)的输出轴上，旋转圆盘(12)的边缘通过多个支撑辐条(8)与旋转框架(1)的下层正方形架固接；所述第一角度传感器(18)的两部分分别固定在第一步进电机(13)及旋转圆盘(12)的下端面上；所述支撑条旋转机构包括支撑条(4)、固定基座(5)、移动基座(6)、转动轴承(7)、第二角度传感器(30)、旋转从动齿轮(31)、主动齿轮(32)、转动外轮(33)和第二步进电机(34)；所述旋转框架(1)的上层正方形架中的两个相对的横梁上沿横梁的长度方向设有基座移动槽(19)；一对固定基座(5)分别固定在两个横梁的基座移动槽(19)的中部，偶数对移动基座(6)能够水平移动地设置在基座移动槽(19)中，且偶数对移动基座(6)以两个固定基座(5)之间的连线呈对称分布；每个固定基座(5)和每个移动基座(6)内均设有转动轴承(7)；两个相互对应的固定基座(5)的转动轴承(7)之间，以及每两个相互对应的移动基座(6)的转动轴承(7)之间均固接有一根支撑条(4)；每根支撑条(4)上布置多个聚丙烯片(2)和多个与聚丙烯片(2)一一对应的电压放大器(3)，各支撑条(4)上的多个聚丙烯片(2)在平面内呈n×n等距阵列分布；所述聚丙烯片(2)的上表面设有多对平行且正反交替排列的应变片(41)，各应变片(41)采用差动全桥连接的连接方式与电压放大器(3)连接；每个固定基座(5)的外侧均设有一个与固定基座(5)内的转动轴承(7)连接的旋转从动齿轮(31)，每个移动基座(6)外侧均设有一个与移动基座(6)内的转动轴承(7)连接的转动外轮(33)；位于同一侧的一个旋转从动齿轮(31)和多个转动外轮(33)之间通过一长度可调的转动连接杆连接；所述主动齿轮(32)与旋转从动齿轮(31)相互啮合，主动齿轮(32)与固接在旋转框架(1)的上层正方形架的横梁上的第二步进电机(34)的输出轴连接；所述第二角度传感器(30)的两部分分别固定在固定基座(5)和旋转从动齿轮(31)上；所述测风间距调节机构固接在固定基座(5)与移动基座(6)之间；所述高度自动调节机构包括多级液压升降缸(14)、位移传感器(15)和底座(16)；所述多级液压升降缸(14)竖直地安装在底座(16)上，多级液压升降缸(14)的活塞杆端与第一步进电机(13)的底端固接；所述位移传感器(15)固定在第一步进电机(13)的底端；所述控制机构包括设置在旋转圆盘(12)上的电源(9)、数据采集卡(10)、无线传输模块(11)和控制模块(17)；每个电压放大器(3)均与数据采集卡(10)连接；数据采集卡(10)能够同时采集多组电压数据，并通过无线传输模块(11)传送至远程电脑端记录并绘制风场图；所述电源(9)分别为每个电压放大器(3)、数据采集卡(10)、无线传输模块(11)、第一步进电机(13)、多级液压升降缸(14)、位移传感器(15)、控制模块(17)、第一角度传感器(18)、第二角度传感器(30)和第二步进电机(34)供电；所述控制模块(17)控制多级液压升降缸(14)、第一步进电机(13)及第二步进电机(34)，接收位移传感器(15)、第一角度传感器(18)和第二角度传感器(30)的监测数据，并通过无线传输模块(11)与远程电脑端通讯。