本实用新型涉及一种移动式超声波测风仪，属于风速风向测量技术领域。
背景技术：
风矢量是重要的气象环境观测要素之一，在航海、环境监测和移动式气象站建设等领域都要对风速风向参数进行测量及数据管理。目前现有的超声波测风仪主要是固定式测风仪，而固定式测风仪由于没有对速度和方向进行修正，因此无法满足船舶、汽车、移动气象站等应用环境中移动情况下的风速风向测量。而且传统的风杯风速计和螺旋桨风速计在工作时机械磨损比较严重，不适合长期使用；热线风速计在低风速段精度比较精确，当风速达到一定程度时，误差比较大，所以只适合风速较低时风速测量。近年来使用的超声波测风仪，由于使用8/16位等低位单片机作为微处理器、使得系统在数据处理、通信、测量精度方面都会造成一定限制和误差。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种可精确测量载体在移动情况下的风速，可得到实时的风速风向的移动式超声波测风仪；进一步地，本实用新型提供一种可进行温度补偿，保证低温情况下测量准确的移动式超声波测风仪；更进一步地，本实用新型提供一种可以准确获得载体的经纬度信息的移动式超声波测风仪；更进一步地，本实用新型提供一种结构简单，安装方便，超声波发射传感器和超声波接收传感器集成为一体，无需分立安装超声波发射传感器和超声波接收传感器的移动式超声波测风仪。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种移动式超声波测风仪，包括移动载体，所述移动载体上设置有两对相互垂直的超声波传感器，所述超声波传感器的控制端与发送通道控制电路的输出端相连，所述发送通道控制电路的输入端与超声波驱动电路的输出端相连，所述超声波驱动电路的输入端与CPLD的输出端相连；所述超声波传感器的信号输出端与接收通道控制电路的输入端相连，所述接收通道控制电路的输出端与信号处理电路的输入端相连，所述信号处理电路的输出端与所述CPLD的输入端相连，所述CPLD与微处理器通讯连接，所述微处理器分别与速度测量元件和方向测量元件相连。
所述微处理器还与温湿度传感器相连。
所微处理器还与GPS模块相连。
所述速度测量元件包括霍尔传感器。
所述方向测量元件包括数字指南针。
所述微处理器的型号包括STM32 FC106，所述CPLD的型号包括CPLD1768。
所述信号处理电路包括依次相连的RC滤波电路、放大电路、带通滤波电路、A\D转换电路和FIFO电路。
所述数字指南针通过RS232接口与所述微处理器相连。
所述GPS模块通过GPS接口与所述微处理器相连。
所述超声波传感器的型号包括DYA-125-02A。
所述移动载体包括船舶、汽车或移动气象站。
本实用新型通过两对相互垂直的超声波传感器测量出正反方向超声波传播的时间差，然后利用这个传播时间差计算出该方向上的风速，从而得到载体在移动情况下的风速，微处理器结合速度测量元件和方向测量元件测出的载体的速度和方向信息对风速风向进行校正，最终得到实时的风速风向，同时配合GPS定位系统还可以准确获得载体的经纬度信息。
本实用新型提供的一种移动式超声波测风仪，两对相互垂直的超声波传感器、CPLD和微处理器的设置，可精确测量载体在移动情况下的风速；速度测量元件和方向测量元件的设置，可测出的载体的速度和方向信息，然后可对风速风向进行校正，最终得到实时的风速风向；温湿度传感器的设置，使得本实用新型在雨雾、低温等恶劣环境条件下，对风速风向值实现精确、实时的测量；GPS模的设置，可以准确获得载体的经纬度信息；超声波传感器的型号包括DYA-125-02A的设置，使超声波传感器结构简单，安装方便，超声波发射传感器和超声波接收传感器集成为一体，无需分立安装超声波发射传感器和超声波接收传感器。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1所示，一种移动式超声波测风仪，主要由超声波测风系统和数据处理系统组成，超声波测风系统包括复杂可编程逻辑器件CPLD、超声波驱动电路、发送通道控制电路、接收通道控制电路、信号处理电路和超声波传感器。数据处理系统主要由微处理器、速度测量元件、方向测量元件和温湿度传感器组成。所述速度测量元件包括一个霍尔传感器，并与微处理器相连，所述方向测量元件包括一个数字指南针，并通过RS232接口与微处理器相连。
超声波传感器包括两对四个，各超声波传感器的控制端经过发送通道控制电路、超声波驱动电路连接CPLD芯片的控制端，各超声波传感器的信号输出端经过接收通道控制电路、信号处理电路连接CPLD芯片的信号采集端，其中信号处理电路由RC滤波电路、放大电路、带通滤波电路、A\D转换电路、FIFO电路组成；数据处理系统由微系统STM32和速度测量元件、方向测量元件和温湿度传感器组成。所述速度测量元件包括一个速度传感器，并与微处理器相连，所述的方向测量元件包括一个方向测定部件，并通过RS232接口与微处理器相连。同时，考虑到温度较低的情况下而导致本实用新型的测量精度较差，因而使用温湿度传感器进行温度补偿。微处理器STM32还预留GPS接口，通过GPS模块获取卫星导航信息来测出载体的经纬度。其中数据处理系统协助CPLD开展测量工作如调整频率等，负责接收和处理超声波测风系统数据，并把最终结果传送到上位机显示。
本实用新型选用CPLD1768和STM32FC106两种型号微处理器，CPLD控制器完成对超声波的发射、接收及高精度计时等工作，STM32主要对系统的数据进行处理和外部通信。所选用的超声波传感器型号为DYA-125-02A，不仅用作发射信号，同时也可以作为超声波信号的接收传感器，因此解决了传统超声波传感器分立安装发射传感器和接收传感器的困难。本实用新型中采用霍尔传感器N1H-5C-70作为速度传感器，本实用新型利用速度传感器对载体的齿轮（或凹槽）经过速度传感器元件表面时，感应出的电压会发生变化这一原理，从而产生电压差，即提供了一个可测量的脉冲信号，并且这个脉冲信号的频率与转速成正比，微处理器对信号进行处理，从而得出了载体的瞬时速度。由于载体在移动过程中，其自身的方向也在随时变化，因此对载体的方向进行测量也是必须的，本实用新型采用数字指南针进行运动方向的测量。温湿度采集电路可以使用SHT71传感器。
本实用新型的工作原理是每对超声波传感器测得的风速风向值是由CPLD产生标准的方波信号，经过超声波驱动电路，输出符合超声波传感器驱动的信号，然后经过发送通道控制电路选择，驱动相应的超声波传感器，由超声波传感器发出超声波信号，同时经由接收通道控制电路使之处于接收状态，信号处理电路接收到信号后，将信号放大、滤波、A/D转换、将转换后的数字信号存入数据缓冲器FIFO，CPLD采集到数字信号并计算出传播的时间，即可算出该方向的风速分量，测出另一个方向的风速风向分量，最后通过CPLD对采集到的数据进行处理计算出风速风向值，然后把风速风向值传给数据处理系统中的微处理器STM32。与此同时，霍尔传感器测出载体的瞬时速度，数字指南针测出载体的移动方向并通过导线传输给STM32，STM32结合载体瞬时的速度和运动方向对风速风向数据进行校正，最终得到实际的风速风向，同时GPS模块测得运动载体的实时位置信息。
本实用新型的有益效果如下：
1、利用速度测量元件和方向测量元件对超声波测风系统测量的风速风向数据进行修正，解决了固定式超声波测风仪无法满足载体移动情况下风速风向测量的技术问题；
2、能够完成基于温湿度补偿的风速风向智能计算，使得超声波测风仪在雨雾等恶劣环境条件下，对风速风向值实现精确、实时的测量；
3、采用CPLD和STM32主从处理器提高了数据处理的速度和精度。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。