一种应变式风向传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种应变式风向传感器，属于大气探测技术领域。
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【背景技术】
[0003] 风速和风向是重要的气象参数，对于大气科学研究、日常生活、工农业生产、交通 运输都有重要意义，风速和风向测量仪也因此在很多场合得到了广泛应用。风速和风向测 量原理和相应的测量仪多种多样，其中使用最广泛的是旋转式风速风向仪，由风杯风速计 和风向标组成。风杯风速计由三或四个半球形或抛物形空杯组成，并均匀分布形成一个旋 转结构，在风力作用下其转速和风速成正比，通过记录转速来测量风速。风向标是固定在旋 转支架上的形状不对称的物体，受风作用时会顺风转动并指示出风向。
[0004] 旋转式风速风向仪技术成熟，应用广泛。但此类装置体积大，使用时占用空间大； 组成部件中多种运动和旋转部件易磨损、使用寿命短，高风速下受风部件容易被破坏；受风 部件的惯性较大，无法快速响应风速变化。此风向的指示转化成电子与数字化显示的电路 比较复杂。
[0005] 此外还有诸如热线式风速风向仪、压力式风速风向仪、超声波风速风向仪等。
[0006] CN201310189198. 8现有技术公开了一种基于应力检测的风速传感器如图2所示， 具有无活动部件的优点，解决了现有常用风速风向仪体积较大的问题，特别是旋转式风速 风向仪体积大、易损坏、响应慢的问题。然而，此风速传感器由于存在四个风杆21-24,风吹 过时相互易受影响，且存在受风不一致问题，导致测量准确性的降低或完全无法准确测量。
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【发明内容】
[0008] 本发明针对上述不足提供了一种应变式风向传感器。
[0009] 本发明采用如下技术方案： 本发明所述的一种应变式风向传感器，包括支撑基座，应变梁，风杆，应变传感器；所述 的支撑基座上设有应变梁，风杆布置在支撑基座中心处，应变梁以风杆为中心沿支撑基座 径向布置，应变传感器布置在应变梁上。
[0010] 本发明所述的应变式风向传感器，所述的支撑基座为圆环形或圆柱形，所述的应 变梁至少四根；没两个相邻的应变梁相互垂直布置。
[0011] 本发明所述的应变式风向传感器，所述的应变梁为4或5或6或7或8根；所述的 应变梁沿支撑基座的圆环的半径平面布置在圆环表面，若干根相邻的应变梁将圆形支撑基 座分为4或5或6或7或8份。
[0012] 本发明所述的应变式风向传感器，所述的风杆为中空圆管，中心圆管的直径在 30-100mm。
[0013] 本发明所述的应变式风向传感器，所述的应变传感器为金属应变片。
[0014] 本发明所述的应变式风向传感器，所述的应变梁为8根时；8根应变梁分成两组四 根应变梁的传感器结构，每组四根应变梁得到的风向角度平均后输出。
[0015] 有益效果 本发明提供的应变式风向传感器采用一个风杆，可以有效的防止风杆间的互相干扰和 受风作用的不一致，并将应变传感器与风杆分离，降低应变传感器受风的影响。
[0016] 应变式风速风向传感器使得其中测风杆互相不干扰，且应变传感器与风杆不在同 一平面，克服风对应变传感器的热影响，且结构简明，数字化电子化显示简明。
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【附图说明】
[0018] 图1是本发明的结构示意图。
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【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明进一步详细说明： 如图所示：一种应变式风向传感器，包括支撑基座1，应变梁2,风杆3,应变传感器4 ; 所述的支撑基座1上设有应变梁2,风杆3布置在支撑基座1中心处，应变梁2以风杆3为 中心沿支撑基座1径向布置，应变传感器4布置在应变梁2上。
[0021] 支撑基座1为圆环形或圆柱形，应变梁2可以为金属或工程塑料等材料，应变梁2 的数目至少为4根，所有应变梁2 -端在支撑基座1顶部圆心处相接，所有应变梁2另一端 与支撑基座1侧部相接，呈圆心均匀分布。
[0022] 应变梁2为4或5或6或7或8根；所述的应变梁2沿支撑基座1的圆环的半径 平面布置在圆环表面，若干根相邻的应变梁2将圆形支撑基座1分为4或5或6或7或8 份。
[0023] 应变式风速风向传感器具有风杆3,形状可为实心圆柱体或中空圆管，尤其是风杆 采用中空圆管，中空圆管的直径在30-100mm为好。风杆3底部圆面或圆环与应变梁2在支 撑基座1顶部圆心处相接的一端无缝焊接。
[0024] 应变式风速风向传感器具有应变检测传感器，在应变梁2上，位于靠近支撑基座1 一端，可为金属(或半导体）应变片。用（PU)胶等贴装在应变梁的平面上，应变检测传感器 均装在应变梁的相同位置上，使得各传感器在应变时的输出电压信号相同。
[0025] 本发明具体工作过程：当风吹过应变式风速风向传感器时，风杆受风力的作用发 生倾斜，带动与之相连的应变梁发生形变，形变的应变梁引起应变传感器阻值的变化，通过 对应变传感器施加恒定电流，或将其与其他固定电阻组成电桥之后再用恒定电压驱动，完 成应变到电信号的转换，通过综合所有应变梁的应变信息最终可以获得风速风向信息。
[0026] 以附图1为例，应变传感器(包括拉伸应变和压应变，分别产生正负电压)分别安装 在四个应变梁上，当风沿某一水平方向吹过传感器，例如沿8点钟方向，风杆将向与8点钟 相反的方向偏转，左部及下部应变梁发生拉伸应变，右侧及上侧应变梁发生压应变，因此可 以获得四个拉伸应变和压应变正负电压信号\、VD、VR、V。，这些信号的与风速w风向D的关 系可用如下公式计算： 其中，k代表修正系数。
[0027] 八根应变梁2作为圆环的半径支撑安装在圆环平面的实施：参照上述四根应变梁 2结构，八根应变梁分成两组四根应变梁2结构，每组四根应变梁得到的风向角度平均后输 出。
【主权项】
1. 一种应变式风向传感器，其特征在于：包括支撑基座（1 )，应变梁（2)，风杆（3)，应 变传感器（4);所述的支撑基座（1)上设有应变梁（2)，风杆（3)布置在支撑基座（1)中心处， 应变梁（2)以风杆（3)为中心沿支撑基座（1)径向布置，应变传感器（4)布置在应变梁（2) 上。2. 根据权利要求1所述的应变式风向传感器，其特征在于：所述的支撑基座（1)为圆 环形或圆柱形，所述的应变梁（2)至少四根；没两个相邻的应变梁（2)相互垂直布置。3. 根据权利要求1或2所述的应变式风向传感器，其特征在于：所述的应变梁（2)为 4或5或6或7或8根；所述的应变梁（2)沿支撑基座（1)的圆环的半径平面布置在圆环表 面，若干根相邻的应变梁（2)将圆形支撑基座（1)分为4或5或6或7或8份。4. 根据权利要求1或2所述的应变式风向传感器，其特征在于：所述的风杆（3)为中 空圆管，中心圆管的直径在30-100mm。5. 根据权利要求1所述的应变式风向传感器，其特征在于：所述的应变传感器（4)为 金属应变片。6. 根据权利要求3所述的应变式风向传感器，其特征在于：所述的应变梁（2)为8根 时；8根应变梁（2)分成两组四根应变梁（2)的传感器结构，每组四根应变梁（2)得到的风 向角度平均后输出。
【专利摘要】本发明涉及一种应变式风向传感器，属于大气探测技术领域。应变式风向传感器包括支撑基座，应变梁，风杆，应变传感器；所述的支撑基座上设有应变梁，风杆布置在支撑基座中心处，应变梁以风杆为中心沿支撑基座径向布置，应变传感器布置在应变梁上。本发明提供的应变式风向传感器采用一个风杆，可以有效的防止风杆间的互相干扰和受风作用的不一致，并将应变传感器与风杆分离，降低应变传感器受风的影响。
【IPC分类】G01P13/02
【公开号】CN105372448
【申请号】CN201510764062
【发明人】卫克晶, 赵湛, 杜利东, 孙学金
【申请人】中国人民解放军理工大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月11日