专利名称：一种风速仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及风速测量装置。
背景技术：
现有技术中风速仪有很多形式，如五孔探针、风杯和速压传感器等， 一般包括压力传感器和位置传感器用于测量风速大小和方向，也可以根据风速大小换算大气压强(压力)。目前这些装置中五孔探针价格比较昂贵， 一般局限于实验室使用，在野外灰尘较大的环境中使用不太适合，风杯是天气预报大气测量常用的装置，价格也较昂贵，在野外环境使用过程中由于风沙作用也容易损坏，由于要随风向经常转动，其转动轴承部件较易损坏，常有转动轴承失效现象发生，需要经常标定和更换，速压传感器可以测量风速和压强，精度也较高。以上这些测风设备价格昂贵，使用过程中需要转动装置对准风向，使用不方便，转动装置长期变换方向磨损严重。总之目前的测风装置价格高，使用环境有限制，搡作不方便。
发明内容
本发明的目的是简化结构，提高测量效率。
本发明是一种风速仪，支杆3垂直安装在底座2上，底座2所在的平面平行于水平面，在支杆3上部安装一可绕支杆3的轴线00'旋转的球体1，在球体1的下半球上的垂直于支杆3的轴线00'的同一圆周上分别开设若干个直孔4,直孔4的轴线PP'平行于支杆3的轴线00',在每个直孔4中安装一个光源5，在底座2上对应光源5的位置安装位置传感器7。
本发明的有益之处在于使用该测风装置测风，无需转动对风即可测得风速和风向，该装置没有转动装置，不易损坏，成本低廉，可以在野外恶劣环境中使用，是风力机和大大气测风装置的替代产品，且响应速度快，适用范围较广。
图1是本发明的结构图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明是一种风速仪，支杆3垂直安装在底座2上，底座2
所在的平面平行于水平面，在支杆3上部安装一可绕支杆3的轴线OO'旋转的 球体1,在球体1的下半球上的垂直于支杆3的轴线00'的同一圆周上分别开 设若干个直孔4，直孔4的轴线PP'平行于支杆3的轴线OO'，在每个直孔4 中安装一个光源5，在底座2上对应光源5的位置安装位置传感器7。
以上所述的风速仪，在底座2位于位置传感器7之上安装一透明表面6。 以上所述的风速仪，位置传感器7是一种二维位置传感器。 如图1所示，在球体1的下半球上的垂直于支杆3的轴线00'的同一圆周 上分别开设8个直孔4。在直孔4中安装有光源5，光源5可以是激光和较亮的 光源，也可以根据使用环境增多或减少直孔4和光源5的数量，光源的电源连 线从支杆中引到底座2，底座2中装有二维位置传感器7。当风从任意角度吹过 来时，作用在球体1上的力会使球体1绕支杆3的轴线00'旋转，球体1的偏 离方向则是风的方向，光源5发出的光透过底座2的透明表面6照射到位置传 感器7上，通过比较位置传感器测得的信号，可以确定球体1偏离的距离大小， 就可以测的风速大小和风向。
当球体1的半径远大于支杆3的半径时，偏离距离S与作用在球体上的力F 有如下关系"
一 3扁V
式中，/是支杆长度，E是弹性模量，R是球体的半径。风作用在球体上的 力为C,是球面的阻力系数，p是空气密度，J-;rf 2是球体横截面积，K是风速大 小，C,在雷诺数一定范围内(可以试验测定具体范围)基本不变，可以看作常 量，这样可以根据使用的雷诺数范围确定可测风速范围，风速与偏离距离的关 系为
2鹏2垂
当仪器尺寸确定后，很容易根据偏离距离测得风速和风向。 本发明是可用于水平轴风力机测风装置，在风力机机舱上安装该测风装置。 当风吹过来时，无需对风向，该装置的球体1在风的作用下带动支杆3向风向 方向偏离，安装在球体1下的光源5也随着球体1偏离，光源5发出的光透过 底座2的透明表面6照射到安装在底座2内的二维位置传感器7上，通过位置 传感器7测得球体1偏离距离大小，这样即可换算得到风速大小，由光源5照 射在二维传感器7上的位置可以确定风向。通过简单的转换即可为风力机控制 系统提供实时风速大小和风向。
本发明是可用于大气测量测风装置，在测风塔上安装该测风装置。当风吹 过来时，无需对风向，该装置的球体1在风的作用下带动支杆3向风向方向偏 离，安装在球体1里面的光源5也随着球体1偏离，光源5发出的光透过底座 2的透明表面6照射安装在底座2内的二维位置传感器7上，通过位置传感器7 测得球体1偏离距离大小，这样即可换算得到风速大小，由光源5照射在二维 传感器7上的位置可以确定风向。通过简单的转换即可为实时天气预报提供风 速大小和风向，如连接传输和存储装置，则可为风场提供较准确的风速大小和 风向数据。
权利要求
1、一种风速仪，支杆(3)垂直安装在底座(2)上，底座(2)所在的平面平行于水平面，其特征在于在支杆(3)上部安装一可绕支杆(3)的轴线(OO′)旋转的球体(1)，在球体(1)的下半球上的垂直于支杆(3)的轴线(OO′)的同一圆周上分别开设若干个直孔(4)，直孔(4)的轴线(PP′)平行于支杆(3)的轴线(OO′)，在每个直孔(4)中安装一个光源(5)，在底座(2)上对应光源(5)的位置安装位置传感器(7)。
2、 根据权利要求1所述的风速仪，其特征在于在底座(2)位于位置传感器(7)之上安装一透明表面(6)。
3、 根据权利要求1所述的风速仪，其特征在于位置传感器(7)是一种二维位置传感器。
4、 根据权利要求1所述的风速仪，其特征在于在球体(1)的下半球上的垂直于支杆(3)的轴线(OCT )的同一圆周上分别开设8个直孔(4)。
全文摘要
一种风速仪，可用于水平轴风力机测风装置，也可用于大气测量测风装置，其支杆3垂直安装在底座2上，底座2所在的平面平行于水平面，在支杆3上部安装一可绕支杆3的轴线OO′旋转的球体1，在球体1的下半球上的垂直于支杆3的轴线OO′的同一圆周上分别开设若干个直孔4，直孔4的轴线PP′平行于支杆3的轴线OO′，在每个直孔4中安装一个光源5，在底座2上对应光源5的位置安装位置传感器7。
文档编号G01P13/02GK101526549SQ200810231818
公开日2009年9月9日 申请日期2008年10月6日 优先权日2008年10月6日
发明者李仁年, 瑞 杨 申请人:兰州理工大学