用于对超声波风速仪进行校零的校正设备的制作方法

本申请涉及超声波风速仪校正技术领域，尤其涉及一种用于对超声波风速仪进行校零的校正设备。

背景技术：

本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

超声波风速仪的工作原理是超声波在空气中传播时，由于风速的影响，声音在空气中传播的风速会产生变化。在一定范围内，发射换能器发射信号，分别在顺风和逆风的情况下，接收换能器所接收到的两个信号时延(相对于发射信号的时间差)不同，利用这个时间差进行风速风向测量。

在信号处理过程中，受到滤波器延时、换能器参数差异等的影响，使得超声波风速仪周围的环境风速为0，但是超声波风速仪实际测量的风速并不为0，这使得超声波风速仪的零点值产生漂移(即，零点的数值发生变化)。零点漂移将严重影响超声波风速仪的测量精度，尤其是对小风速测量时，零点漂移的影响尤为严重，甚至将彻底导致超声波风速仪无法正常工作，所以需要对超声波风速仪进行零点校正。

然而，现有的对超声波风速仪进行校零的方法大多是在超声波风速仪出厂之前，通过在风洞中制造无风环境进行实验，记录此时刻超声波风速仪的接收信号和所得到的风速风向的情况，从而实现校零。然而，受温度、湿度等使用条件的变化，或者受雨雾、尘埃等天气因素的影响，以及受换能器结垢或磨损等因素的影响，超声波风速仪的零点值往往会产生漂移，这种情况下都需要对其零点进行重新标定。重新标定一般都要求将超声波风速仪从工作场合拆卸下来，并将超声波风速仪放置于风洞中，并在零风速的情况下，重新测量超声波风速仪的零点值，进而实现超声波风速仪的零点校正。

因此，现有技术的零点校准方法需要拆卸超声波风速仪，才能完成校准，其校正效率较低并且成本较高。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现要素：

基于前述的现有技术缺陷，本申请实施例提供了一种用于对超声波风速仪进行校零的校正设备，其无需刻意拆卸超声波风速仪，即可方便的实现超声波风速仪的校零。

为了实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案：

一种用于对超声波风速仪进行校零的校正设备，包括：

密封腔，罩设在所述超声波风速仪上；

三组皮托管风速仪，每组所述皮托管风速仪包括皮托管，所述皮托管的全压测口穿过所述密封腔的壁而穿入所述密封腔内，三组皮托管的全压侧口内的流体的流动方向相互垂直；

以及，用于校正所述密封腔内的超声波风速仪的测量风速的处理器，所述处理器连接超声波风速仪。

优选地，所述皮托管风速仪还包括将所述皮托管测得的气流总压和气流静压转换为风速的压差传感器，所述压差传感器与所述皮托管连接。

优选地，所述压差传感器设置在所述密封腔外壁上。

优选地，所述密封腔的壁上设置有三个第一穿孔，所述皮托管通过所述第一穿孔穿入所述密封腔内。

优选地，所述密封腔包括左半腔、右半腔和一容置孔，所述容置孔跨设所述左半腔和右半腔，所述左半腔和所述右半腔的相向端面相互贴合以围成所述密封腔，超声波风速仪包括底座和设置在所述底座上的测量臂，所述底座容置在所述容置孔内，所述测量臂位于所述密封腔内。

优选地，所述校正设备还包括温湿度检测器，所述温湿度检测器包括温湿度传感器和与所述温湿度传感器连接的第一显示器，所述温湿度传感器设置在所述密封腔中，其用于测量所述密封腔内的温度和湿度，所述第一显示器用于显示所述温湿度传感器所测得的温度和湿度。

优选地，所述校正设备还包括用于显示超声波风速仪校正后的风速的第二显示器，所述第二显示器与所述超声波风速仪连接。

一种利用上述校正设备对超声波风速仪进行校零的方法，包括如下步骤：

由三组所述皮托管风速仪对所述密封腔内的三个相互垂直方向上的风速进行测量；

当所述皮托管风速仪所测得的所述三个相互垂直方向上的风速都小于预设阈值时，由所述处理器将所述超声波风速仪在此时测得的风速校正为零。

优选地，所述方法还包括：

由所述第二显示器显示所述超声波风速仪被校正后的风速。

由此可见，本申请所提供的校正设备及其校零方法通过给超声波风速仪罩设一个密封腔，利用皮托管风速仪来测量密封腔内的三个相互垂直方向上的风速，确保超声波风速仪处于无风环境，然后，利用处理器来将超声波风速仪的风速校正为零，无需将超声波风速仪拆除再置于无风环境中校零，即可方便的实现超声波风速仪的校零，从而可以提高校正效率并且降低成本。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：

图1为本申请实施例的用于超声波风速仪的校正设备的结构示意图；

图2为图1所示的校正设备与超声波风速仪装配的爆炸结构示意图；

图3为利用本申请实施例的校正设备对超声波风速仪进行校零的方法流程图。

在附图中：

1：密封腔 2：超声波风速仪

3：皮托管 4：压差传感器

5：温湿度传感器 6：第一显示器

7：第二显示器 101：第一穿孔

102：容置孔 103：第二穿孔

104：半腔 301：外管

302：静压管。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为“连接”到另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“连接”可以包括电气和/或机械物理连接。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。

应该强调，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

一种超声波风速仪2，包括：底座、控制电路板、四个测量臂和四个超声波发射/ 接收探头；所述四个测量臂分别与所述底座相连，并且依次相邻成90度夹角；所述四个超声波发射/接收探头分别安装在所述四个测量臂远离所述底座的一端；在所述四个超声波发射/接收探头中，相对成180度角的两对超声波发射/接收探头在同一水平面，并且与所述底座间的垂直距离相等。

如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种用于对超声波风速仪进行校零的校正设备，适用于上述超声波风速仪2，包括：

罩设所述超声波风速仪2的密封腔1；

三组皮托管风速仪(3,4)，每组皮托管风速仪都包括皮托管3，皮托管3的全压测口穿过密封腔1的壁而穿入密封腔1内，这三组皮托管风速仪中的皮托管3的全压侧口内的流体的流动方向相互垂直，从而实现测量密封腔1内三个相互垂直方向上的风速；以及

用于校正密封腔1内的超声波风速仪2的测量风速的处理器(图中未示出)，其连接超声波风速仪2，本实施例中，所述处理器采用PC电脑。

在本实施例中，密封腔1可以根据需要而为任意合适的空间构造，例如，包括但不限于立方体状(如图1所示)、圆柱状、球体状等。优选地，密封腔1可以包括两个相对设置的半腔(即，左半腔和右半腔)104，左半腔和右半腔朝向对方的端部开口，左半腔和右半腔的相向端面相互贴合围成密封腔1。为了保证密封腔1的密封性，可以在两个半腔104的相互贴合处使用橡胶等材料进行密封。同时，所述密封腔上设有一容置孔102，且所述容置孔102垮设两个所述半腔104，当两个所述半腔104贴合时，所述容置孔102为一完整的孔，当所述密封腔1罩设在所述超声波风速仪上时，所述底座容置在所述容置孔102中，所述测量臂位于所述密封腔1内。所述密封腔设置可拆卸形式，当超声波风速仪处于工位时，所述密封腔1拆卸成两个所述半腔104然后进行合围，当校零完毕后，所述密封腔拆卸成两个所述半腔104取下，该方法可以避免从工位上拆卸超声波风速仪。

所述密封腔1的壁上还设置有三个第一穿孔101，用于皮托管3穿过，进一步的，三个所述第一穿孔101沿三个相互垂直的方向(例如，x、y和z方向)设置。

每组皮托管风速仪(3,4)还可以包括与皮托管3连接的压差传感器4。三个皮托管 3可以分别通过密封腔1的壁上设置的三个第一穿孔101穿入密封腔1内，其分别用于测量密封腔1内的三个相互垂直方向上的气流总压和气流静压。三个压差传感器4可以设置在密封腔1的外壁上，并且用于将三个皮托管3所测得的三个相互垂直方向上的气流总压和气流静压转换为风速。

每个皮托管3均可以包括：两端开口的总管，其可以用于测量密封腔1内的气流总压并且将所测得的气流总压发送给对应的压差传感器4；外管301，其可以套设在总管外，与总管之间形成有静压环空，并且外管301的壁上设置有与所述静压环空相连通的静压孔；以及静压管302，其可以连接在外管301的外壁上，可以用于测量密封腔1内的气流静压，并且与所述静压环空相连通，以将所测得的气流静压通过所述静压环空和静压孔发送给对应的压差传感器4。

每个压差传感器4均可以与对应的总管和静压管连接，并且可以将对应的总管和静压管302所发送的气流总压和气流静压转换为风速，并将转换后的风速发送给处理器。具体地，压差传感器4可以计算气流总压与气流静压之间的压差，然后可以利用压差并根据伯努利原理间来计算得到风速。关于具体计算方法可以参照现有技术，在此不再赘叙。三个压差传感器4所输出的风速便是密封腔1内的三个相互垂直方向上的风速。

处理器可以根据三个压差传感器4发送的风速来判断超声波风速仪2是否处于无风环境，并且在判断出超声波风速仪2处于无风环境时，将超声波风速仪2在此时测得的风速校正为零。具体地，处理器可以将三个压差传感器4发送的风速与预设阈值(例如， 0.01Pa)进行对比，在对比出三个压差传感器4发送的风速都小于预设阈值时，判断出超声波风速仪2处于无风环境，然后将超声波风速仪2在此时所测得的风速校正为零。

通过以上描述，可以看出本申请所提供的校正设备通过罩设密封腔1在位于工位上的超声波风速仪2上，利用包括三个皮托管3和三个压差传感器4的三组皮托管风速仪来测量密封腔1内的三个相互垂直方向上的风速，为超声波风速仪2创造无风环境，并且利用处理器来将超声波风速仪2在三组皮托管风速仪所测得的三个相互垂直方向上的风速都小于预设阈值时所测得的风速校正为零，其无需拆卸超声波风速仪2，即可方便的实现超声波风速仪2的校零，从而实现了提高校正效率以及降低成本的目的。

在本申请的另一实施例中，参见图2，该校正设备还可以包括温湿度检测器，所述温湿度检测器可以包括温湿度传感器5和与温湿度传感器5连接的第一显示器6。温湿度传感器5可以设置在密封腔1中，具体的，其探头可以通过设置在密封腔1的壁上的第二穿孔103而进入其中。温湿度传感器5可以用于测量超声波风速仪2周围的温度和湿度；第一显示器6可以用于显示温湿度传感器5所测得的温度和湿度。通过设置温湿度传感器5和第一显示器6，可以即时监控超声波风速仪2周围的温度和湿度，以避免因温度和湿度而造成超声波风速仪2发生零点漂移。

在本申请的另一实施例中，参见图2，该校正设备还可以包括第二显示器7，其可以与超声波风速仪2连接，并且固定在密封腔1的外壁。第二显示器7可以用于显示超声波风速仪2的实时风速，包括其被校正后的风速。本申请的实施例还提供了一种利用上述校正设备对超声波风速仪进行校零的方法，如图3所示。该方法可以包括以下步骤：

步骤S1：由三组皮托管风速仪对密封腔1内的三个相互垂直方向上的风速进行测量。

在实际操作中，可以利用三组皮托管风速仪对密封腔1内的三个相互垂直方向上的风速进行测量。具体地，皮托管风速仪中的三个皮托管3可以测量密封腔1内的三个相互垂直方向上的气流总压和静压，并将所测得的气流总压和静压发送给三个压差传感器 4，三个压差传感器4可以计算皮托管3所测得的气流总压与气流静压之间的压差，然后可以利用压差并根据伯努利原理间来计算得到密封腔内的三个相互垂直方向上的风速。

步骤S2：当皮托管风速仪所测得的三个相互垂直方向上的风速都小于预设阈值时，由处理器将超声波风速仪2在此时测得的风速校正为零。

处理器可以通过将三组皮托管风速仪发送的风速与预设阈值进行对比来判断超声波风速仪是否处于无风环境，并且在判断出超声波风速仪2处于无风环境时，将超声波风速仪2在此时测得的风速校正为零。具体地，处理器可以将三个压差传感器4发送的风速与预设阈值(例如，0.01Pa)进行对比，在对比出三个压差传感器发送的风速都小于预设阈值时，判断出超声波风速仪2处于无风环境，然后将超声波风速仪2在此时所测得的风速校正为零。

通过以上描述，可以看出本申请所提供的校零方法通过由三组皮托管风速仪对密封腔1内的三个相互垂直方向上的风速进行测量，当三组皮托管风速仪所测得的三个相互垂直方向上的风速都小于预设阈值时，由处理器将超声波风速仪2在此时测得的风速校正为零，从而实现了在无风环境下对超声波风速仪2进行校零，这可以使超声波风速仪的校零操作简单实用，并且十分方便快捷，成本较低。

在本申请的另一实施例中，该方法还可以包括：

步骤S3：由第二显示器7显示超声波风速仪2被校正后的风速。

在处理器将超声波风速仪2所测得的风速校正为零后，第二显示器7可以显示超声波风速仪2被校正后的风速，从而可以判断出超声波风速仪2是否被准确地校正，从而可以有利于保证校零的准确性。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

上述实施例阐明的设备、装置或组件，具体可以由芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上设备、装置时以功能分为各种组件分别描述。当然，在实施本申请时可以把各组件的功能在同一个或多个芯片中实现。

需要说明的是，虽然本申请提供了如上述实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。

针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于装置实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。