一种光纤Bragg光栅动态风速风向仪及其使用方法
【专利摘要】本发明涉及一种光纤Bragg光栅动态风速风向仪及其使用方法，属于光电子测量器件【技术领域】。本发明包括叶轮、叶轮转轴、转速凸轮、风向标转轴、尾翼、轴承、紧固螺丝、方向凸轮、光纤Bragg光栅、等强度悬臂梁、底座、角度凸轮；叶轮与叶轮转轴连接，叶轮转轴上设置转速凸轮，叶轮转轴一侧设置等强度悬臂梁，等强度悬臂梁通过紧固螺丝与风向标转轴固定连接，风向标转轴通过轴承与底座连接，风向标转轴上设置有方向凸轮和角度凸轮，风向标转轴两侧设置有等强度悬臂梁，等强度悬臂梁固定在底座上，光纤Bragg光栅粘贴在等强度悬臂梁表面中心轴线上。本发明能利用光纤Bragg光栅作为传感元件，实现对风速风向的实时动态在线监测。
【专利说明】—种光纤Bragg光栅动态风速风向仪及其使用方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种光纤Bragg光栅动态风速风向仪及其使用方法，属于光电子测量器件【技术领域】。
【背景技术】
[0002]风速风向测量技术应用领域十分广泛:如在气象领域，为台风的监测提供准确数据；在民航领域，为飞机起降提供可靠的风速风向参考；公路桥梁建设，为其设计与施工提供依据；在新能源领域，尤其风力发电领域，测风技术具有重要的作用。目前常用风速风向监测方法有:机械式法、毕托管法、热线热膜法、超声波法等。在风力发电领域，应用最为广泛的测风系统是机械式测风系统，其结构简单、线性关系好、响应快、精度好。
[0003]与本发明最接近的技术是王昌，倪家升，王纪强等人提出的风力发电中全光纤风速传感器及制作工艺研究(参见文献:王昌，倪家升，王纪强等，风力发电中全光纤风速传感器及制作工艺研究，激光技术，2012年)。文献中采用风杯式风速传感器结构，只能对风场风速实行监测，无法对风场风向进行监测。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的问题是:提供了一种光纤Bragg光栅动态风速风向仪及其使用方法，采用叶轮-风向标结构，实现对风速风向的实时动态在线监测。
[0005]本发明技术方案是:一种光纤Bragg光栅动态风速风向仪，包括叶轮1、叶轮转轴
2、转速凸轮3、风向标转轴4、尾翼5、轴承6、紧固螺丝7、方向凸轮8、光纤Bragg光栅9、等强度悬臂梁10、底座11、角度凸·轮12 ;所述叶轮I与叶轮转轴2连接，叶轮转轴2上设置转速凸轮3，叶轮转轴2 —侧设置等强度悬臂梁10，等强度悬臂梁10通过紧固螺丝7与风向标转轴4固定连接，风向标转轴4通过轴承6与底座11连接，风向标转轴4尾部设有尾翼5，风向标转轴4上设置有方向凸轮8和角度凸轮12，风向标转轴4两侧设置有等强度悬臂梁10，等强度悬臂梁10固定在底座11上，光纤Bragg光栅9粘贴在等强度悬臂梁10表面中心轴线上。
[0006]所述转速凸轮3的一侧设有一个凸出部分。
[0007]所述方向凸轮8圆弧圆周的一半设有凸出部分。
[0008]所述角度凸轮12沿圆周对称设置凸出部分。
[0009]当叶轮I被风吹动旋转，叶轮转轴2转动带动转速凸轮3旋转，转速凸轮3每旋转一周，转速凸轮3凸出部分会撞击等强度悬臂梁10使其产生挠度变化进而导致粘贴在等强度悬臂梁10的表面光纤Bragg光栅9中心发生波长移位，由光纤把波长变化传出，利用光纤光栅解调仪对波长变化次数进行计数，通过得到的计数就能得到转速凸轮3旋转的周
数，从而获得转速凸轮的旋转频率/，利用公式
【权利要求】
1.一种光纤Bragg光栅动态风速风向仪，其特征在于:包括叶轮(I)、叶轮转轴(2)、转速凸轮(3)、风向标转轴(4)、尾翼(5)、轴承(6)、紧固螺丝(7)、方向凸轮(8)、光纤Bragg光栅(9)、等强度悬臂梁(10)、底座(11)、角度凸轮(12);所述叶轮(I)与叶轮转轴(2)连接，叶轮转轴(2)上设置转速凸轮(3)，叶轮转轴(2) —侧设置等强度悬臂梁(10)，等强度悬臂梁(10)通过紧固螺丝(7)与风向标转轴(4)固定连接，风向标转轴(4)通过轴承(6)与底座(11)连接，风向标转轴(4)尾部设有尾翼(5)，风向标转轴(4)上设置有方向凸轮(8)和角度凸轮(12)，风向标转轴(4)两侧设置有等强度悬臂梁(10)，等强度悬臂梁(10)固定在底座(11)上，光纤Bragg光栅(9 )粘贴在等强度悬臂梁(10 )表面中心轴线上。
2.根据权利要求1所述的光纤Bragg光栅动态风速风向仪，其特征在于:所述转速凸轮(3)的一侧设有一个凸出部分。
3.根据权利要求1所述的光纤Bragg光栅动态风速风向仪，其特征在于:所述方向凸轮(8)圆弧圆周的一半设有凸出部分。
4.根据权利要求1所述的光纤Bragg光栅动态风速风向仪，其特征在于:所述角度凸轮(12)沿圆周对称设置凸出部分。
5.一种光纤Bragg光栅动态风速风向仪的使用方法,其特征在于: 当叶轮(I)被风吹动旋转，叶轮转轴(2)转动带动转速凸轮(3)旋转，转速凸轮(3)每旋转一周，转速凸轮(3)凸出部分会撞击等强度悬臂梁(10)使其产生挠度变化进而导致粘贴在等强度悬臂梁(10)的表面光纤Bragg光栅(9)中心发生波长移位，由光纤把波长变化传出，利用光纤光栅解调仪对波长变化次数进行计数，通过得到的计数就能得到转速凸轮(3)旋转的周数，从而获得转速凸轮的旋转频率/，利用公式
【文档编号】G01P5/06GK103675330SQ201310678153
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】李川, 王敏吉, 熊新, 赵成均, 陈富云, 闫思安, 刘江, 赵振刚, 谢涛 申请人:昆明理工大学