一种风力送丝系统的风速测量方法及装置与流程

1.本技术涉及卷烟技术领域，更具体地，涉及一种风力送丝系统的风速测量方法及装置。


背景技术：

2.卷烟工业企业生产过程中，烟丝输送至卷接机通常通过风力送丝系统来实现。在密闭管道中，基于负压抽吸原理，由负压风机产生负压，再通过总管分配至连接在总管上的各个负压支管，将烟丝从喂料机输送至卷接机，从而实现烟丝的风力输送。在此过程中，风速的大小和稳定性对烟丝造碎率的大小及产品质量的好坏影响密切。若风速过小，则烟丝无法正常输送；若风速过大，则将造成烟丝破碎，影响烟丝质量。因此需要精准控制风速大小，使其保持在一个合适水平，而精准控制风速的前提是要准确测量风速。
3.现有技术中，分别通过压差传感器检测送丝管的压差和回风管的压差，并基于两个压差通过模数转换得到检测值p，采用检测值p计算送丝管道和回风管道内的风速。但是在含有粉尘的测量场合中，压差传感器的总压及静压孔容易被粉尘堵塞，从而影响测量精度。并且，现有方法没有考虑整个送丝系统本身对风速的影响，忽略了送丝管内的风速与整个风力送丝系统的风速之间存在的误差。


技术实现要素：

4.本技术提供一种风力送丝系统的风速测量方法及装置，利用一对超声换能器替换压差传感器，避免传感器带来的测量误差，并通过对风力送丝管道内的风速进行时间补偿，获得风力送丝系统的风速，消除风力送丝系统本身处理时间带来的误差，从而更加精确的计算出风速，为精准控制风速大小，保障烟丝完好输送提供基础。
5.本技术提供了一种风力送丝系统的风速测量方法，包括：
6.计算风力送丝系统的风力送丝管道的轴线上的两个超声波换能器之间的补偿时间；
7.测量风力送丝管道内的第一实际风速；
8.结合补偿时间和第一实际风速获得风力送丝系统的第二实际风速。
9.优选地，计算补偿时间包括：
10.计算两个超声波换能器在风速静止状态下的理论传播时间；
11.测量风速静止状态下两个超声波换能器分别为发射端时风力送丝管道内的实际传播时间，记为第一实际传播时间和第二实际传播时间；
12.依据理论传播时间、第一实际传播时间和第二实际传播时间确定补偿时间。
13.优选地，测量风力送丝管道内的第一实际风速，具体包括：
14.在非风速静止状态下测量两个超声波换能器分别为发射端时风力送丝管道内的实际传播时间，记为第三实际传播时间和第四实际传播时间；
15.依据第三实际传播时间和第四实际传播时间获得风力送丝管道内的第一实际风
速。
16.本技术还提供一种风力送丝系统的风速测量装置，包括计算单元，计算单元包括补偿时间计算模块、测量模块和综合计算模块；
17.补偿时间计算模块用于计算风力送丝系统的风力送丝管道的轴线上的两个超声波换能器之间的补偿时间；
18.测量模块用于测量风力送丝管道内的第一实际风速；
19.综合计算模块用于结合补偿时间和第一实际风速获得风力送丝系统的第二实际风速。
20.优选地，风速测量装置还包括控制单元，控制单元包括收发模块和切换模块；
21.收发模块用于控制两个超声波换能器发射或接收超声波；
22.切换模块用于在两个超声波换能器之间切换发射方或接收方。
23.优选地，风速测量装置还包括时间单元，时间单元用于记录在风速静止状态下和非风速静止状态下两个超声波换能器之间的超声波实际传播时间。
24.优选地，时间单元用于测量风速静止状态下两个超声波换能器分别为发射端时风力送丝管道内的实际传播时间，记为第一实际传播时间和第二实际传播时间；
25.补偿时间计算模块包括第一理论时间计算模块和补偿时间确定模块；第一理论时间计算模块用于计算两个超声波换能器在风速静止状态下的理论传播时间；补偿时间确定模块用于依据理论传播时间、第一实际传播时间和第二实际传播时间确定补偿时间。
26.优选地，时间单元用于在非风速静止状态下测量两个超声波换能器分别为发射端时风力送丝管道内的实际传播时间，记为第三实际传播时间和第四实际传播时间；
27.测量模块用于依据第三实际传播时间和第四实际传播时间获得风力送丝管道内的第一实际风速。
28.通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
29.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本技术的原理。
30.图1为本技术提供的风力送丝系统的风速测量方法的流程图；
31.图2为本技术提供的风力送丝系统的风速测量装置的结构图。
具体实施方式
32.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
33.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。
34.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
35.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
36.本技术提供一种风力送丝系统的风速测量方法及装置，利用一对超声换能器替换压差传感器，避免传感器带来的测量误差，并通过对风力送丝管道内的风速进行时间补偿，获得风力送丝系统的风速，消除风力送丝系统本身处理时间带来的误差，从而更加精确的计算出风速，为精准控制风速大小，保障烟丝完好输送提供基础。
37.实施例一
38.如图1所示，本技术提供的风力送丝系统的风速测量方法包括：
39.s110：计算风力送丝系统的风力送丝管道的轴线上的两个超声波换能器之间的补偿时间。
40.s120：测量风力送丝管道内的第一实际风速。
41.s130：结合补偿时间和第一实际风速获得风力送丝系统的第二实际风速。
42.具体地，步骤s110包括：
43.s1101：计算两个超声波换能器(记为超声波换能器a和超声波换能器b)在风速静止状态下的理论传播时间t
理论
。
44.将两个超声波换能器之间的距离记为l，超声波在空气中的传播速度记为v0，则
45.t
理论
＝l/v0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
46.s1102：测量风速静止状态下两个超声波换能器分别为发射端时风力送丝管道内的实际传播时间，记为第一实际传播时间ta→b和第二实际传播时间tb→a。
47.s1103：依据理论传播时间t
理论
、第一实际传播时间ta→b和第二实际传播时间tb→a确定补偿时间t
补偿
，利用如下公式计算补偿时间t
补偿
：
[0048][0049]
步骤s120包括：
[0050]
s1201：在非风速静止状态下测量两个超声波换能器分别为发射端时风力送丝管道内的实际传播时间，记为第三实际传播时间t
′a→b和第四实际传播时间t
′b→a。
[0051]
如下以风的传播方向由a到b为例进行说明。
[0052]
在风力送丝管道内的某一风速v1下，理论上，超声波沿顺风传播的速度为v0+v1，逆风传播速度为v
0-v1，则
[0053]
顺风传播对应第三实际传播时间t
′a→b：
[0054][0055]
逆风传播对应第四实际传播时间t
′b→a：
[0056][0057]
由此获得
[0058]
可见，在测量获得第三实际传播时间t
′a→b和第四实际传播时间t
′b→a后即可计算获得风力送丝管道内的实际风速，记为第一实际风速，即v1。
[0059]
s1202：依据第三实际传播时间t
′a→b和第四实际传播时间t
′b→a获得风力送丝管道
内的第一实际风速，请见公式(5)。
[0060]
在上述基础上，s130中，利用如下公式计算第二实际风速v2：
[0061][0062]
实施例二
[0063]
基于上述风速测量方法，本技术还提供一种风力送丝系统的风速测量装置。如图2所示，风力送丝系统的风速测量装置包括中央处理器cpu210、计算单元220、时间单元230、控制单元240和存储单元250。
[0064]
cpu210用于控制计算单元220、时间单元230、控制单元240和存储单元250执行相应的功能。
[0065]
控制单元240包括收发模块2401和切换模块2402。收发模块2401用于控制两个超声波换能器发射或接收超声波，其中一个发射超声波，另一个接收超声波。切换模块2402用于在两个超声波换能器之间切换发射方或接收方，例如超声波换能器a发射超声波切换为从超声波换能器b发射超声波。
[0066]
时间单元230用于记录在风速静止状态下和非风速静止状态下的两个超声波换能器之间的超声波实际传播时间，并将记录的时间传入存储单元250进行存储。
[0067]
计算单元220包括补偿时间计算模块2201、测量模块2202和综合计算模块2203。
[0068]
补偿时间计算模块2201用于计算风力送丝系统的风力送丝管道的轴线上的两个超声波换能器之间的补偿时间。
[0069]
测量模块2202用于测量风力送丝管道内的第一实际风速。
[0070]
综合计算模块2203用于结合补偿时间和第一实际风速获得风力送丝系统的第二实际风速。
[0071]
作为一个实施例，时间单元230用于测量风速静止状态下两个超声波换能器分别为发射端时风力送丝管道内的实际传播时间，记为第一实际传播时间和第二实际传播时间。
[0072]
补偿时间计算模块2201包括第一理论时间计算模块和补偿时间确定模块。第一理论时间计算模块用于计算两个超声波换能器在风速静止状态下的理论传播时间。补偿时间确定模块用于依据理论传播时间、第一实际传播时间和第二实际传播时间确定补偿时间。
[0073]
作为另一个实施例，时间单元230用于在非风速静止状态下测量两个超声波换能器分别为发射端时风力送丝管道内的实际传播时间，记为第三实际传播时间和第四实际传播时间。
[0074]
测量模块2202用于依据第三实际传播时间和第四实际传播时间获得风力送丝管道内的第一实际风速。
[0075]
虽然已经通过例子对本技术的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本技术的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本技术的范围由所附权利要求来限定。