超声波测风仪的制作方法

本申请涉及测量领域，尤其涉及一种超声波测风仪。

背景技术：

采用超声波测风的仪器通常称为超声波测风仪，它是采用多个超声波探头发送和接收超声波，通过超声波在空气中传播的时差来测量风速和风向的。

考虑到超声波的传播距离和精度的关系，以及仪器的体积、成本等，超声波测风仪发送的超声波通常是经过反射板的反射之后才被接收，而反射板的对超声波的反射状况，会直接影响到测量的精确度。

超声波测风仪是在户外环境中使用的，雨水是对反射板影响最频繁，也是最大的因素之一。

为了减少雨水在反射板上的堆积，现有技术中的超声波测风仪通常在反射板上涂抹纳米防水材料，使得落在反射板上的水滴可以尽快的流走。但是纳米防水材料的成本比较高，直接影响到了超声波测风仪的成本，而纳米防水材料的寿命在户外环境中也非常短，两三个星期之后防水效果就开始减小，两三个月之后就完全失去防水作用了，使得用户不能不再次涂抹纳米防水材料，以获得较高的精确度，这进一步推高了超声波测风仪的使用成本，降低了超声波测风仪的便利性。而超声波测风仪安装在户外，涂抹纳米防水材料，安装、维护成本也非常高。

可见，现有技术中心的超声波测风仪的涂抹防水材料的反射板的成本高、寿命短，维护困难。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种超声波测风仪，能提高超声波测风仪的测量精确度，降低成本。

第一方面，本申请提供了一种超声波测风仪，应用于超声波测风仪，所述反射单元用于反射来自发射器的超声波，并使反射后的超声波被接收器所接收；

所述反射单元包括反射板和网状覆盖层，所述网状覆盖层覆盖于所述反射板的上表面上。

可选的，所述反射板的上表面为中间高边缘低的弧面或者平面结合斜面的结构。

可选的，所述网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙。

可选的，所述网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙，包括：

所述网状覆盖层与所述反射板之间存在液体通道，使的所述液体通过所述液体通道流出所述反射单元。

可选的，所述网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙，包括：

所述网状覆盖层的边缘设置有预设宽度的边缘部，所述边缘部与所述反射板相接触，所述边缘部的厚度大于所述网状覆盖层，使得所述网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙。

可选的，所述网状覆盖层与所述反射板之间存在液体通道，包括：

所述边缘部分划分为多个第一边缘部和多个第二边缘部，所述第一边缘部和第二边缘部的厚度不同，所述第一边缘部和第二边缘部的厚度大于所述网状覆盖层的厚度，所述第一边缘部和第二边缘部间隔设置。

可选的，所述网状覆盖层由对超声波高反射率的材料制成。

可选的，所述网状覆盖层为水浸润材料制成。

可选的，所述网状覆盖层设置有至少两个固定点，所述固定点用于使所述网状覆盖层粘合和/或熔接在所述反射板上。

可选的，所述反射板上设置有下沉卡口，所述网状覆盖层通过插入所述下沉卡口，与所述反射板相连。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型实施例提供了一种超声波测风仪，包括：发射器，用于发射超声波；反射单元，用于反射来自发射器的超声波；接收器，用于接收反射后的超声波；其中，所述反射单元包括反射板和网状覆盖层，所述网状覆盖层覆盖于所述反射板的上表面上。本实用新型实施例中，由于在反射板上设置了网状覆盖层，可以使得落在反射单元上的雨滴/水滴更快的在反射单元的表面上散开，降低反射单元表面上的积液的厚度，减少积液对检测结果的影响，提高超声波测风仪的准确性和精确度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型实施例的超声波测风仪的结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例的反射单元的示意图；

图3所示雨滴落在反射板上的示意图；

图4所示为水痕的示意图；

图5所示为本实用新型实施例的网状覆盖层的俯视图；

图6所示为本实用新型实施例的网状覆盖层的纵截面示意图；

图7所示为本实用新型实施例的网状覆盖层的示意图；

图8所示为本实用新型实施例的边缘部的仰视示意图；

图9所示为本实用新型实施例的边缘部的纵截面示意图；

图10所示为本实用新型实施例的反射单元的示意图；

图11所示为本实用新型实施例的反射单元的示意图；

图12所示为本实用新型实施例的网状覆盖层的示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。

图1所示为本实用新型实施例的超声波测风仪的结构示意图。

如图1所示，超声波测风仪包括：

发射器110，用于发射超声波；

接收器120，用于接收反射后的超声波；

反射单元130，用于反射来自发射器110的超声波，并使反射后的超声波被接收器120所接收。

图1中，发射器110和接收器120由于阻挡，具体位置不可见。发射器110和接收器120与反射单元位置相对应。

图2所示为本实用新型实施例的反射单元的示意图，如图2所示，反射单元包括反射板210和网状覆盖层220，所述网状覆盖层220覆盖于所述反射板210的上表面上。

超声波测风仪通常是在户外使用的，雨滴会在反射板上。图3所示雨滴落在反射板上的示意图。如图3所示，现有技术中，由于表面张力的作用，雨滴会呈半球状。

表面张力，是液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界限的张力。通常，处于界面的分子与处于本体内的分子的受力是不同的。在本体内，即在液体内部，一个水分子收到周围水分子的作用力的合力为零，但是在液体表面的水分子却不同。液体表面之上是空气，气相分子对界面水分子的吸引力小于液体内部液相分子对界面水分子的吸引力，所以界面水分子所受到的合力不为零，其合力的方向垂直液体表面指向液体内部，导致液体表面具有自动缩小的趋势，这种收缩力称为表面张力。

由于液体表面张力的存在，雨滴会呈现半球状，即雨滴会高出反射板的平面，且由于液体分子与反射板分子之间的吸引力、摩擦力等，半球状的液体不会马上流走，而且随着滴落在反射板上的液体越多而变得越大，这会在反射板上产生比较多的积液。即使反射板在物理上可以做出一定的倾斜角度，但仍然无法解决反射板上的积液问题。

液体在反射板上堆积的越来越多，由于反射板与水平面之间可以有一定的角度，所以反射板上的液体会在重力的作用下，从反射板的边缘流出。但是反射板并非完全不亲水，所以液体流过，会在反射板上留下一条“水痕”，且“水痕”还可能是不连续的。

物质的亲水性是指该物体带有极性基团的分子，对水有大的亲和能力，可以吸引水分子，或溶解于水。简单说就是该物质和水之间有较大的吸引力，所以液体就算流走，也会有一部分附着在反射板上，留下痕迹。

图4所示为水痕的示意图。如图4所示，实际中，在重力、亲水性、摩擦力等多种作用之下，水痕是不连续的，这导致下第一次液体堆积之后，液体流出反射板的路径可能是随机的。

雨滴降落是有一定的动量的，动量使雨滴落在反射板上会产生溅射现象，就是会溅起多个小水滴，小水滴的落点是随机的，这使得降雨时，反射板上的雨滴落点随机性更高。

这种随机性会使得超声波测风仪无法通过预定的算法、预定的手段来减小或消除液体在反射板上堆积对测量结果的影响。

水的折射率、反射率和吸收率与空气是不同的，与反射板的平面也是不同的，由于高出平面的水滴的存在，且水滴在反射面上的随机堆积，其形状随机、高度随机，可能造成超声波路径由反射变成散射，导致回声信号幅度降低，以及反射路径距离变化而导致错误的检测结果，导致检测出来的风速有较差的误差。

现有技术中，为了解决上述问题，在反射板的上表面上涂抹了不亲水，即防水的纳米涂料。

纳米涂料是不亲水的物质，即纳米材料和水分子之间的吸引力较小，所以在反射板上涂抹纳米涂料，可以减少水分子在反射板上的堆积。

但是，要使液体在反射板上完全或大部分不堆积，这对纳米材料的涂抹有较高的要求，通常需要机器涂抹才可以达到要求。但是超声波测风仪在户外使用，安装、出厂时，反射板的确可以采用机器涂抹纳米涂层，但是纳米涂层寿命有限，两个星期左右效果下降，两、三个月就会完全失去作用，这时如果继续采用机器涂抹纳米涂层，就需要将反射板返厂，成本极高。如果人工涂抹，则效果会有所降低。

加之纳米涂层本身的成本也很高，所以现有技术中采用纳米涂层的方法，无法即解决成本问题，又解决检测结果的精确度问题。

本实用新型图2所示的反射单元，在反射板210的上表面上，覆盖了一层网状覆盖层220。图5所示为本实用新型实施例的网状覆盖层的俯视图，如图5所示，网状覆盖层可以包括网格线510和网格520。

雨滴530滴在网状覆盖层上的状况如图5所示。

实际中，自然界的雨滴的直径是远大于本实用新型实施例的网状覆盖层的一个网格的大小的，图5中为了更清楚的示意性的表示，网格较大，雨滴较小。

图6所示为本实用新型实施例的网状覆盖层的纵截面示意图。如图6所示，网状覆盖层是有一定厚度的，加上网格的大小是远远小于雨滴直径但是大于水分子直径的，这使得雨滴落在网状覆盖层的时候，不同位置的受力是不同的。在网格线610处，液体受到网格线610向上的支撑力和重力，在网格620处，液体仅受到了重力。

水分子的直径远小于网格的大小，所以位于网格的液体中的水分子受到重力作用，会有向下滴落的趋势。随着雨滴在网状覆盖层上的堆积，又由于网状覆盖层的网格线有一定的厚度，所以位于网格的雨滴会有一部分落到网状覆盖层表面之下，即如图6所示的虚线600之下。

一部分雨滴落到网状覆盖层的表面之下，这会破坏水滴的表面张力，使得雨滴落在反射单元上时，会比没有网状覆盖层时更快的分散开来，雨滴散开的更平坦，对超声波的反射的影响就越小。

可见，本实用新型实施例中，在反射板之上设置了网状覆盖层，可以使雨滴更快的分散开，避免雨滴在反射板上堆积的过高，从而减小了雨滴对超声波反射的影响，可以提高超声波测风仪的准确性和精确度。

实际中，雨滴降落是有一定的动量的，动量使雨滴在如图6所示的场景中，网格620处，还受到惯性的影响，会更快的入落到网状覆盖层表面之下，更快的分散开。此时，也是会有溅射产生的，但是溅射出的小水滴一样具有动量，会更快的落入网状覆盖层表面之下。

由此可知，本实用新型实施例中，网状覆盖层在实际应用中，会使得雨滴更快的分散。

本实用新型实施例中，在反射板之上设置了网状覆盖层，是不会影响到反射单元对超声波的反射的。

通常人们认为越是平坦的表面，对超声波、光波、电磁波等的反射越好，检测结果也越好，但是对于不同的测试设备，非平坦表面，也不会影响最终的检测结果。

本实用新型实施例中，在反射板上设置了网状覆盖层，这导致超声波的反射面变得凹凸不平，但是在超声波测风仪中，发射器的出射直径是厘米级别的，又因为发射器是倾斜发射的，且发射的超声波会有一定的分散性，所以超声波在反射板上的反射斑还要更大一些。而网状覆盖层的网格的大小和厚度是0.1毫米或者更小，网格线可以反射超声波，网格中的反射板也会发射超声波，即使有漫反射的产生，但是本实用新型实施例的反射单元仍然会反射大部分的超声波。

本实用新型实施例中，超声波的路径长度在5cm以上，而由于反射板上的网状覆盖层的厚度造成的路径变化仅仅只有0.1毫米，路径误差率小于0.2％。超声波测风仪利用超声波检测风速、风向，是根据路径产生的时差来进行的，网状覆盖层对时差的影响很小；且如果网格大小、网状覆盖层的厚度确定之后，对反射超声波的影响是可确定的，或是可估算的，因此检测结果中由于网状覆盖层产生的影响就可以修正，从而使得即使设置了网状覆盖层，也不会超声波测风仪的检测结果产生影响。

本实用新型实施例提供了一种超声波测风仪，包括：发射器，用于发射超声波；反射单元，用于反射来自发射器的超声波；接收器，用于接收反射后的超声波；其中，所述反射单元包括反射板和网状覆盖层，所述网状覆盖层覆盖于所述反射板的上表面上。本实用新型实施例中，由于在反射板上设置了网状覆盖层，可以使得落在反射单元上的雨滴/水滴更快的在反射单元的表面上散开，降低反射单元表面上的积液的厚度，减少积液对检测结果的影响，提高超声波测风仪的准确性和精确度。

本实用新型实施例中，所述反射板的上表面为中间凸起的弧面。

采用中央凸起的弧面，可以使整个反射板的上表面和水平面之间有一定的角度，从而加快液体的流动速度，使落在反射单元上的液体更快的散开并流出，从而降低反射单元表面上积液的厚度，减少积液对检测结果的影响，提高超声波测风仪的准确性和精确度。

本实用新型实施例中，所述网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙。

本实用新型的实施例中，网状覆盖层时覆盖在反射板上的，而不是紧密贴在反射板上的，这使得网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙。如图6所示，网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙可以指的是网状覆盖层的网格线610和反射板之间具有间隙。

虽然这样的间隙也可能很小，但是相对于水分子的体积来说，这样的间隙足够大，足够水分子通过，因此网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙，可以便于液体的流动，使得液体尽快流出。

此外，网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙可以破坏液体表面张力的平衡，使得液体更快的分散开。

反射板和网状覆盖层都并非完全不亲水的，因此雨滴对于这两者来说，都可以是浸润液体。因此，雨水是可以附着在网状覆盖层和/或反射板上的，间隙的存在和液体的水分子之间的引力的存在，使得落到网格中的液体附着在网格线上，而网格线和间隙中的液体的水分子，对网格中的液体的水分子也会有引力，会吸引水分子更快的顺着间隙流出。

可见，网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙可以加速液体的散开和流出，从而降低反射单元表面上的积液的厚度，减少积液对检测结果的影响，提高超声波测风仪的准确性和精确度。

本实用新型实施例中，雨滴对于反射板和网状覆盖层来说，都可以是浸润液体，且网状覆盖层和反射板之间存在间隙，这使得液体会在网状覆盖层和反射板之间分散开，即初始的时候(刚开始落雨的时候)，雨滴落在网状覆盖层上，会暂时堆积，但是很快分散开，并且进入网状覆盖层和反射板之间的间隙，又由于亲水性，所以网状覆盖层和反射板之间会存在一定量的液体，但这些液体是分散开的。雨滴持续落在反射单元的表面上，由于液体中的水分子之间的引力作用，在网状覆盖层和反射板之间存在的液体，会使得雨滴更快的分散开并且进入间隙中。

网状覆盖层和反射板之间的液体，是会存在一定时间的，此时如果用手轻轻按压一下网状覆盖层，液体会渗出来。

对比没有网状覆盖层的反射板，网状覆盖层和反射板之间保留了一部分的液体，这使得超声波的反射面上，不会存在明显的“水痕”，也不会存在断开的“水痕”，液体持续滴落在反射单元上，会更快的分散、进入间隙中，而不是像没有网状覆盖层一般，朝着不定的方向流动。这使得本实用新型实施例的超声波测风仪中，少了许多的不确定性。

本实用新型实施例中，所述网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙，包括：

所述网状覆盖层的边缘设置有预设宽度的边缘部，所述边缘部与所述反射板相接触，所述边缘部的厚度大于所述网状覆盖层，使得所述网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙。

本实用新型实施例中，所述网状覆盖层与所述反射板之间存在间隙，包括：

所述网状覆盖层与所述反射板之间存在液体通道，使的所述液体通过所述液体通道流出所述反射单元。

反射板是中部凸起的弧面，如果网状覆盖层是一个平面，或者网状覆盖层的弧度与反射板的弧度不同，这可以使得网状覆盖层和反射板在中部相接触，但是在中部之外，间隙会略大，这些间隙可以视为液体通道。

液体通道的存在，可以加速液体的散开和流出，从而降低反射单元表面上的积液的厚度，减少积液对检测结果的影响，提高超声波测风仪的准确性和精确度

图7所示为本实用新型实施例的网状覆盖层的示意图，如图7所示，网状覆盖层700的边缘有边缘部710。所述边缘部710与所述反射板100相接触，所述边缘部710的厚度大于所述网状覆盖层700，使得所述网状覆盖层700与所述反射板100之间存在间隙。

由于水对网状覆盖层和反射板都是浸润液体，液体在网状覆盖层和反射板之间的流动，可能会导致网状覆盖层愈发的紧贴反射板，使得网状覆盖层和反射板之间的间隙变小，而边缘部可以使网状覆盖层与反射板之间保持间隙，从而加速液体的散开，降低反射单元表面上的积液的厚度，减少积液对检测结果的影响，提高超声波测风仪的准确性和精确度。

本实用新型实施例中，所述网状覆盖层与所述反射板之间存在液体通道，包括：

所述边缘部分划分为多个第一边缘部和多个第二边缘部，所述第一边缘部和第二边缘部的厚度不同，所述第一边缘部和第二边缘部的厚度大于所述网状覆盖层的厚度，所述第一边缘部和第二边缘部间隔设置。

图8所示为本实用新型实施例的边缘部的仰视示意图，边缘部包括多个第一边缘部810和多个第二边缘部820。图9所示为本实用新型实施例的边缘部的纵截面示意图。

参考图8、图9所示，所述第一边缘部810和第二边缘部820的厚度大于所述网状覆盖层(图9中被遮挡，未示出)的厚度，所述第一边缘部810和第二边缘部820的厚度不同，所述第一边缘部810和第二边缘部820间隔设置。

边缘部的存在，使得网状覆盖层和反射板之间的间隙可以保持，可以使得网状覆盖层和反射板之间的液体通道可以保持。

液体通道可以加速液体的散开和流出，从而降低反射单元表面上的积液的厚度，减少积液对检测结果的影响，提高超声波测风仪的准确性和精确度。

本实用新型实施例中，所述网状覆盖层为对超声波高反射率的材料制成。

采用对超声波高反射率的材料制成网状覆盖层，可以提高反射超声波的功率，提高超声波测风仪的精确度和准确度。

本实用新型实施例中，所述网状覆盖层为金属材料制成，例如不锈钢，或可以是其他纤维材料制成。

本实用新型实施例中，所述网状覆盖层为水浸润材料制成。

本实用新型实施例中，所述网状覆盖层的面积小于等于所述反射板的面积。

实际上，反射板的边缘部分是不需要反射超声波的，因此网状覆盖层面积小于反射板的面积，可以降低成本。

本实用新型实施例中，所述网状覆盖层设置有至少两个固定点，所述固定点用于使所述网状覆盖层粘合在所述反射板上。

本实用新型实施例中，所述反射板的上表面上还设置有支撑柱，用于使所述反射板与所述超声波测风仪相连接。本实用新型实施例中，所述固定点设置于与所述支撑柱相对应的位置。

图10所示为本实用新型实施例的反射单元的示意图，如图10所示，反射板上还设置有支撑柱1010，图10中有4个支撑柱1010，固定点采用熔接方式，固定点的数量超过了支撑柱的个数。

在本实用新型其他实施例中，设置的固定点或可以是4个，每个固定点设置在支撑柱的位置。

反射板与支撑柱之间的空间，是为了被测空气/风通过的，因此支撑柱的数量不能太多，否则会对空气造成阻挡，影响测试结果，同样，固定点也不应太多，也不能太过突出，避免对空气造成阻挡。

本实用新型实施例中，固定点是采用的胶粘。

本实用新型实施例中，固定点与反射板之间，也可以采用熔接的方式固定。

本实用新型实施例中，所述固定点设置于所述网状覆盖层的边缘部上。

本实用新型实施例中，所述反射板上设置有下沉卡口，所述网状覆盖层通过插入所述下沉卡口，与所述反射板相连。

图11所示为本实用新型实施例的反射单元的示意图，如图11所示，反射单元的反射板上设置有两个下沉卡口，可以直接将网状覆盖层的边缘部分卡入下沉卡口从而固定所述网状覆盖层。

本实用新型实施例中，网状覆盖层还可以通过其他结构与所述反射板固定，在此不再赘述。

本实用新型实施例中，本实用新型实施例中，网状覆盖层的网格可以是如图5所示的方格，或可以是圆形的，或者是三角形，或者六边形等。网状覆盖层或可以是具有多孔状的金属薄板等，如图12所示，或其他一体成型的具有网格线和网孔的其他薄层，在此不再赘述。

本实用新型实施例的反射单元，可以加速液体的散开，从而降低反射单元表面上的积液的厚度，减少积液对检测结果的影响，提高超声波测风仪的准确性和精确度。

本实用新型实施例中，网状覆盖层或可以不包含边缘部，此时网状覆盖层可以有一定的硬度，可以使网状覆盖层和反射板之间保持一定的间隙。

本实用新型实施例中，网状覆盖层若不包含边缘部，则固定点可以直接设置在网状覆盖层的边缘部分。固定点可以是黏胶胶粘，或可以是熔接。

本实用新型实施例中，网状覆盖层或可以有一定的弧度，网状覆盖层的弧度与反射版的弧度不同，也可以使网状覆盖层和反射板之间保持一定的间隙。

本实用新型实施例提供了一种超声波测风仪，包括：发射器，用于发射超声波；反射单元，用于反射来自发射器的超声波；接收器，用于接收反射后的超声波；其中，所述反射单元包括反射板和网状覆盖层，所述网状覆盖层覆盖于所述反射板的上表面上。本实用新型实施例中，由于在反射板上设置了网状覆盖层，可以使得落在反射单元上的雨滴/水滴更快的在反射单元的表面上散开，降低反射单元表面上的积液的厚度，减少积液对检测结果的影响，提高超声波测风仪的准确性和精确度。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。