本发明实施例涉及测试技术，尤其涉及一种风速测量仪、风速测量方法、装置及存储介质。
背景技术：
在进行科学技术研究时，常常需要测量风速。目前风速测量的方式主要包括热感应式和压力式。
热感应式风速测量方法易受外界温度影响；压力式风速测量方法容易受外界温度和压力影响。因此，现有的风速测量方法的测量稳定性较差。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种风速测量仪、风速测量方法、装置及存储介质，以提高风速测量的稳定性。
第一方面，本发明实施例提供了一种风速测量仪，包括：
测量腔进风通道、与所述测量腔进风通道连通的测量腔光路通道、弹性挡板、光源、固设在所述测量腔光路通道内的光学探测器以及与所述光学探测器电连接的处理器；
所述弹性挡板包括第一端部和第二端部，所述弹性挡板的第一端部固设在所述测量腔进风通道内，所述弹性挡板的第二端部固设有所述光源；
所述弹性挡板的第二端部，用于在进入所述测量腔进风通道内待测风的风力作用下产生弹性形变，以改变所述光源的光线发射方向；
所述光源，用于向所述测量腔光路通道内发射光线；
所述光学探测器，用于探测光线在所述光学探测器上的投射位置；
所述处理器，用于根据基准位置和所述光学探测器传递的所述投射位置，计算所述待测风的风速值，其中，所述基准位置是在预设风速的风力作用下，所述光学探测器探测到的所述光线在所述光学探测器上的投射位置。
第二方面，本发明实施例还提供了一种风速测量方法，包括：
获取光源发射的光线在光学探测器上的投射位置，其中，在待测风的风力作用下，所述光源的光线发射方向发生改变；
根据所述投射位置和基准位置，计算所述投射位置与所述基准位置之间的距离值，其中，所述基准位置是在预设风速的风力作用下，所述光学探测器探测到的所述光线在所述光学探测器上的投射位置；
根据所述投射位置与所述基准位置之间的距离值以及距离值与风速值之间的对应关系，计算所述待测风的风速值。
第三方面，本发明实施例还提供了一种风速测量装置，包括：
获取模块，用于获取光源发射的光线在光学探测器上的投射位置，其中，在待测风的风力作用下，所述光源的光线发射方向发生改变；
第一计算模块，用于根据所述投射位置和基准位置，计算所述投射位置与所述基准位置之间的距离值，其中，所述基准位置是在预设风速的风力作用下，所述光学探测器探测到的所述光线在所述光学探测器上的投射位置；
第二计算模块，用于根据所述投射位置与所述基准位置之间的距离值以及距离值与风速值之间的对应关系，计算所述待测风的风速值。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现任一实施例所述的风速测量方法。
本实施例中，弹性挡板的第二端部在进入所述测量腔进风通道内待测风的风力作用下产生弹性形变，以改变所述光源的光线发射方向，进而改变光线在所述光学探测器上的投射位置，处理器根据基准位置和所述光学探测器传递的所述投射位置，计算所述待测风的风速值，从而通过探测光线投射位置，测量风速值。而光线几乎不受外界温度、压力等的影响，从而提高风速测量的稳定性。
附图说明
图1a是本发明实施例一提供的一种风速测量仪的结构示意图；
图1b是本发明实施例一提供的另一种风速测量仪的结构示意图；
图2a是本发明实施例二提供的一种风速测量仪的结构示意图；
图2b是本发明实施例二提供的另一种风速测量仪的结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的风速测量方法的流程图；
图4是本发明实施例四提供的风速测量装置的模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1a是本发明实施例一提供的一种风速测量仪的结构示意图。如图1a所示，风速测量仪包括：测量腔进风通道10、测量腔光路通道20、弹性挡板30、光源40、光学探测器50和处理器60。
其中，测量腔进风通道10的一端开口，为待测风提供进入通道。测量腔进风通道10的横截面形状可以是矩形、圆形、椭圆形、菱形、梯形等，本发明不对其横截面形状进行限制。
测量腔进风通道10与测量腔光路通道20相连通，可选地，测量腔光路通道20的横截面形状可以与测量腔进风通道10的横截面形状相同，也可以不同，本发明同样不对测量腔光路通道20的横截面形状进行限制。
可选地，测量腔光路通道20与测量腔进风通道10连通处所呈的角度可以是直角，如图1a所示；也可以是锐角或钝角。
测量腔光路通道20可以是一段直通道，如图1a所示；也可以是一段弯通道或者顺次连通的多段通道。
弹性挡板30能够在外力作用下发生弹性形变，弹性挡板30可以是橡胶挡板、弹簧钢片等。弹性挡板30包括第一端部31和第二端部32，弹性挡板30的第一端部31固设在测量腔进风通道10内，可选地，第一端部31固设在测量腔进风通道10壁的顶部，第二端部32自然垂落。其中，第二端部32可以垂落至测量腔进风通道10内，如图1b所示。第二端部32也可以垂落至测量腔光路通道20内，如图1a所示。
弹性挡板30的第二端部32固设有光源40，第二端部32用于在进入测量腔进风通道10内待测风的风力作用下产生弹性形变，以改变光源40的光线发射方向。其中，光线发射方向与第二端部32的夹角不变。
光源40用于向测量腔光路通道10内发射光线。测量腔光路通道10为光路提供路径。在测量腔光路通道20内固设有光学探测器50。可选地，光学探测器50固设在测量腔光路通道20壁上。光学探测器50用于探测光线在光学探测器50上的投射位置，光学探测器50可以是psd位置传感器。
光学探测器50与处理器60电连接，光学探测器可将探测到的投射位置传递至处理器60。可选地，光学探测器50可与处理器60以有线的方式电连接，也可以以无线的方式电连接。处理器60可以位于测量腔光路通道20内部，也可以位于测量腔光路通道20外部。
处理器60根据基准位置和光学探测器50传递的投射位置，计算待测风的风速值，其中，基准位置是在预设风速的风力作用下，光学探测器50探测到的光线在光学探测器50上的投射位置。可选地，预设风速可以是0风速或者接近0的风速，当然也可以是其他设定风速。
风速不同，对应的风力不同，则弹性挡板30的弹性形变程度不同，进而导致光源40的光线发射方向，从而当光线射入测量腔光路通道20内后，光学探测器50探测到的光线在光学探测器50上的投射位置不同。如图1a所示，在预设风速的作用下，弹性挡板30和光源40发射的光线的光路用实线表示。在待测风的风力作用下，弹性挡板30和光源40发射的光线的光路用虚线表示。在预测风速的作用下，光学探测器50探测到投射位置a；在待测风的风力作用下，光学探测器50探测到投射位置b。投射位置a和投射位置b之间的距离为lab。待测风的风速越大，位置b距离位置a越远，进而lab越大。基于此，处理器60可根据位置b和位置a，计算待测风的风速值。
本实施例中，弹性挡板的第二端部在进入测量腔进风通道内待测风的风力作用下产生弹性形变，以改变光源的光线发射方向，进而改变光线在光学探测器上的投射位置，处理器根据基准位置和光学探测器传递的投射位置，计算待测风的风速值，从而通过探测光线投射位置，测量风速值。而光线几乎不受外界温度、压力等的影响，从而提高风速测量的稳定性。
实施例二
图2a是本发明实施例二提供的一种风速测量仪的结构示意图。如图2a所示，风速测量仪还包括固设在测量腔光路通道20内的至少一块反射镜70。可选地，至少一块反射镜70固设在测量腔光路通道20壁上。其中，反射镜是平面反射镜；按反射程度，反射镜可分成全反反射镜和半透半反反射镜(又名分束镜)。
反射镜70的数量可以是一块、两块或者两块以上。当反射镜70的数量为一块时，反射镜70用于直接将光线反射至光学探测器50上。反射镜70的数量为两块或两块以上时，反射镜70在测量腔光路通道20的相对面上分别间隔设置，用于将光线连续反射至光学探测器50上。
下面结合图2a和图2b，详细描述风速测量仪的结构和光反射的过程。
图2a示出的反射镜70的数量为一块。其中，在预设风速的作用下，光源40发射的光线的光路用实线表示。在待测风的作用下，光源40发射的光线的光路用虚线表示。反射镜70固设在测量腔光路通道20壁的底部，将光线反射至光学探测器50上。在预测风速的作用下，光学探测器50探测到投射位置c；在待测风的作用下，光学探测器50探测到投射位置d。投射位置c和投射位置d之间的距离为lcd。其中，经过反射镜的放大效果，lcd>lab。从而通过光放大可以测量较小的风速，提高风速测量的精度。
值得说明的是，图2a中，反射镜70的大小、固设位置与测量风的测量范围有关。为了保证反射镜70能够成功反射光线，可以预设待测风的真实风速范围和测量范围，测量范围的最小值小于等于真实风速范围的最小值，测量范围的最大值大于等于真实风速范围的最大值。例如，真实风速范围是2m/s～10m/s，测量范围是1m/s～12m/s。将待测风的风速是测量范围的最小值时，光源40照射到测量腔光路通道20壁的位置作为反射镜70的一端，将待测风的风速是测量范围的最大值时，光源40照射到测量腔光路通道20壁的位置作为反射镜70的另一端，以使反射镜70能够对测量范围内的风速作用下，发射的光线进行反射。
图2b示出的反射镜的数量为三块，分别为第一反射镜71、第二反射镜72和第三反射镜73。其中，在预设风速的作用下，光源40发射的光线的光路用实线表示。在待测风的作用下，光源40发射的光线的光路用虚线表示。在纵向分布上，第一反射镜71固设在测量腔光路通道20壁的底部，第二反射镜72固设在测量腔光路通道20壁的顶部，第三反射镜73固设在测量腔光路通道20壁的底部。在横向分布上，按照从光源40到光学探测器50的方向，第一反射镜71、第二反射镜72和第三反射镜73依次间隔设置。基于反射镜的设置位置，第一反射镜71将光线反射至第二反射镜72，第二反射镜72将光线反射至第三反射镜73。由于采用了三个反射镜，光线经过3次反射，最终到达光学探测器50。在预测风速的作用下，光学探测器50探测到投射位置e；在待测风的作用下，光学探测器50探测到投射位置f。投射位置e和投射位置f之间的距离为lef。其中，经过反射镜的放大效果，lef>lcd。从而通过多次光放大可以进一步提高风速测量的精度。尤其是对于风速小的待测风，能够精确测得其风速值。
值得说明的是，图2b中，反射镜的大小、固设位置与测量风的测量范围有关。第一反射镜71的位置和大小与图2a中反射镜70的位置和大小设置方法相同。将待测风的风速是测量范围的最小值时，第一反射镜71反射的光线在测量腔光路通道20壁的位置作为第二反射镜72的一端，将待测风的风速是测量范围的最大值时，第一反射镜71反射的光线在测量腔光路通道20壁的位置作为第二反射镜72的另一端。将待测风的风速是测量范围的最小值时，第二反射镜72反射的光线在测量腔光路通道20壁的位置作为第三反射镜73的一端，将待测风的风速是测量范围的最大值时，第二反射镜72反射的光线在测量腔光路通道20壁的位置作为第三反射镜73的另一端，如果还固设有更多反射镜，则以此类推。
在一些实施例中，如图2a和图2b所示，风速测量仪还包括与测量腔进风通道10连通的测量腔出风通道80。测量腔出风通道80用于为测量风提供排出通道。
测量腔出风通道80的横截面形状可以与测量腔进风通道10的横截面形状相同，也可以不同，本发明同样不对测量腔出风通道80的横截面形状进行限制。可选地，测量腔出风通道80与测量腔进风通道10合成一直通道，以保证测量风顺利排出。可选地，为了保证待测风能够从测量腔进风通道10流动至测量腔出风通道80，弹性挡板30与测量腔进风通道10之间应留有空隙。
在一些实施例中，如图2a和图2b所示，风速测量仪还包括设置于测量腔进风通道10内的滤网90，和/或设置于测量腔出风通道80内的滤网90。
具体地，风速测量仪可以包括一张滤网90，设置于测量腔进风通道10内或者测量腔出风通道80内；风速测量仪可以包括两张滤网90，分别设置于测量腔进风通道10和测量腔出风通道80。当然，风速测量仪还可以包括多张滤网，设置于测量腔进风通道10、测量腔出风通道80和测量腔光路通道20内。
滤网90用于滤除测量风中含有的尘土颗粒等杂物，滤网90可拆卸，以便清洗。
在一些实施例中，如图2a和图2b所示，风速测量仪还包括与处理器60电连接的显示单元100。显示单元100可以是液晶显示屏、led阵列指针式显示器等，用于对处理器60发送的风速值进行显示。
在一些实施例中，光线的发散角小于等于预设角度，预设角度可以是5度、6度或7度等。当光线的发射角小于等于预设角度时，光线经过多次反射依然能够汇聚为直径较小的圆点，以便光学探测器50能够准确探测到光线的投射位置。本实施例中，可选取发散角小于等于预设角度的光线，例如激光，对应的光源40则选取为激光光源。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的风速测量方法的流程图，本实施例可适用于对风进行测速的情况，尤其是风速较小的情况。该方法可以由风速测量装置来执行，具体包括如下步骤：
s110、获取光源发射的光线在光学探测器上的投射位置，其中，在待测风的风力作用下，光源的光线发射方向发生改变。
可选地，光学探测器是psd位置传感器，用于探测光线在光学探测器50上的投射位置。
在待测风的风力作用下，光源的光线发射方向发生改变。而光线发射方向指向光学探测器，进而光学探测器探测到的光线在光学探测器上的投射位置发生改变。
待测风的风速越大，则风力越大，光源的光线发射方向改变角度越大，进而光学探测器探测到的投射位置会发生较大的变化。可知，投射位置的变化情况可以反映风速大小。
s120、根据投射位置和基准位置，计算投射位置与基准位置之间的距离值，其中，基准位置是在预设风速的风力作用下，光学探测器探测到的光线在光学探测器上的投射位置。
为了方便描述投射位置的变化情况，引入基准位置。基准位置是在预设风速的风力作用下，光学探测器探测到的光线在光学探测器上的投射位置。可选地，预设风速可以是0风速或者接近0的风速，当然也可以是其他设定风速。
投射位置的变化情况可以通过基准位置和投射位置之间的距离值体现。
s130、根据投射位置与基准位置之间的距离值以及距离值与风速值之间的对应关系，计算待测风的风速值。
距离值与风速值之间具有一一对应关系。该对应关系是以距离值为输入，以风速值为输出的对应关系式。基于此，根据s120中得到的投射位置与基准位置之间的距离值，代入该对应关系式中，可得到对应的风速值，即待测风的风速值。
本实施例中，通过获取光源发射的光线在光学探测器上的投射位置，根据投射位置和基准位置，计算投射位置与基准位置之间的距离值，以及根据投射位置与基准位置之间的距离值以及距离值与风速值之间的对应关系，计算待测风的风速值，从而通过探测光线投射位置，测量风速值。而光线几乎不受外界温度、压力等的影响，从而提高风速测量的稳定性。
在上述技术方案的基础上，在步骤130之前还包括：获取多个距离值和对应的风速值；依次将每个距离值和对应的风速值分别作为输入和输出，训练根据距离值得到对应的风速值的对应关系式。
其中，多个距离值和对应的风速值可通过试验得到。例如，对风速为a的风进行测量，得到距离值为a；对风速为b的风进行测量，得到距离值为b，以此类推，可以得到多个距离值和对应的风速值。
新建以距离值为输入，以风速值为输出的对应关系式，该对应关系式可以是数学模型、传递函数等等。然后，依次将每个距离值和对应的风速值分别作为输入和输出，训练新建的对应关系式中的参数，以得到根据距离值得到对应的风速值的对应关系式。
实施例四
图4是本发明实施例四提供的风速测量装置的模块示意图，如图4所示，风速测量装置包括：获取模块41、第一计算模块42和第二计算模块43。41
获取模块41，用于获取光源发射的光线在光学探测器上的投射位置，其中，在待测风的风力作用下，光源的光线发射方向发生改变。
第一计算模块42，用于根据投射位置和基准位置，计算投射位置与基准位置之间的距离值，其中，基准位置是在预设风速的风力作用下，光学探测器探测到的光线在光学探测器上的投射位置。
第二计算模块43，用于根据投射位置与基准位置之间的距离值以及距离值与风速值之间的对应关系，计算待测风的风速值。
本实施例中，通过获取光源发射的光线在光学探测器上的投射位置，根据投射位置和基准位置，计算投射位置与基准位置之间的距离值，以及根据投射位置与基准位置之间的距离值以及距离值与风速值之间的对应关系，计算待测风的风速值，从而通过探测光线投射位置，测量风速值。而光线几乎不受外界温度、压力等的影响，从而提高风速测量的稳定性。
在一可选实施方式中，风速测量装置还包括训练模块，用于在根据投射位置与基准位置之间的距离值以及距离值与风速值之间的对应关系，计算待测风的风速值之前，获取多个距离值和对应的风速值；依次将每个距离值和对应的风速值分别作为输入和输出，训练根据距离值得到对应的风速值的对应关系式。
本发明实施例所提供的风速测量装置可执行本发明任意实施例所提供的风速测量方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例五
本发明实施例五还提供一种其上存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序在由计算机处理器执行时用于执行一种风速测量方法，该方法包括：
获取光源发射的光线在光学探测器上的投射位置，其中，在待测风的风力作用下，光源的光线发射方向发生改变；
根据投射位置和基准位置，计算投射位置与基准位置之间的距离值，其中，基准位置是在预设风速的风力作用下，光学探测器探测到的光线在光学探测器上的投射位置；
根据投射位置与基准位置之间的距离值以及距离值与风速值之间的对应关系，计算待测风的风速值。
当然,本发明实施例所提供的一种其上存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其计算机程序不限于如上的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的风速测量方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read-onlymemory,rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。
值得注意的是，上述风速测量装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。