术人员进一步理解本发明的测量风速的装置1，以下将详细说明本 发明的测量风速的装置1的测量原理。
[0049] 具体地，如图1所示，所述探杆11下部置于待测风速设备中，所述探杆上部和所述 转动支点12置于所述待测风速设备外，然后获取所述探杆相对所述转动支点12的力矩，获 取所述探杆11相对所述转动支点12的力矩的一种表达方式为：
[0051] 其中，T为力矩，L。为转动支点与待测风速设备外表面之间的距离，L i为转动支点 与探杆底部之间的距离，Pd为平均气流动压，w为探杆的宽度，X为转动支点与探杆下部之 间的距离。
[0052] 然后根据所述探杆11相对所述转动支点的力矩和所述转动支点12与所述探杆11 的顶部之间的距离获取所述探杆11在风力作用下的作用力；具体地，获取所述探杆11在风 力作用下的作用力的一种表达方式为：
[0054] 其中，F为作用力，L#转动支点与探杆顶部之间的距离。
[0055] 之后根据所述作用力获取气体平均风速，具体地，根据所述作用力获取气体平均 风速的一种表达方式为：
[0057] 其中，V为气体平均风速，K为特性系数。
[0058] 最后，可以根据所述气体平均风速获取气体通过指定横截面积的风量。
[0059] 具体地，在本实施例中，获取气体通过指定横截面积的风量的一种表达方式为：
[0061] 其中，Q为气体通过指定横截面积的风量，A为指定横截面积。
[0062] 为实现上述目的，本实施例还提供一种测量风速的方法，如图2所示，所述测量风 速的方法包括以下步骤。
[0063] 步骤S11，提供一个如图1中所示的测量风速的装置，具体地：提供一探杆11，横向 贯穿所述探杆11并将所述探杆11分成探杆上部和探杆下部两段的转动支点12以及位于 所述探杆顶部的力学传感器13。也就是由探杆11，转动支点12和力学传感器13构成机械 力学传导机构，该机械力学传导机构结构简单，易于生产加工，成本可控。通过该机械力学 传导结构可有效放大微小气体动压的作用力，完全屏蔽了其他类型传感器面临的信号处理 干扰问题，同时可以根据测量范围灵活调整放大倍数，有效扩展了测量范围和精度。
[0064] 具体地，在本实施例中，所述探杆11为板条状探杆；所述探杆11的宽度的取值范 围为5mm~20cm，所述探杆11的宽度的取值范围为5mm~20cm，所述探杆11的高度的取 值范围为5cm~5m。
[0065] 由于测量复杂恶劣的气体工况下精确测量风速通常都是在以下恶劣条件下进 行：
[0066] 地表酸、碱腐蚀性强，对测量装置会产生快速的腐蚀，并且影响其正常工作；待测 量气体洁净程度低，甚至可能出现固（灰尘）、液、气多种介质的混合流动；待测量气体处于 不稳定的外界条件，例如：温度、气压等。所以在本实施例中，所述探杆11采用碳纤维探杆， 即暴露在恶劣工况下的机械力学传导机构主要由耐腐蚀耐积尘结露的碳纤维材质探杆组 成。探杆11采用碳纤维材料，防腐蚀、防水、防尘效果好，适应长期恶劣工况气体的测量，长 期运行无漂移老化等问题。
[0067] 转动支点12横向贯穿所述探杆11并将所述探杆11分成探杆上部和探杆下部两 段，具体地，所述转动支点12为一个圆柱轴，所述圆柱轴贯穿所述探杆11并将所述探杆11 分成探杆上部和探杆下部两段，所述探杆可绕所述圆柱轴转动，这样，在风力的作用下，所 述探杆上部和所述探杆下部便会相对转动，若风力作用在所述探杆下部，则所述探杆上部 相应会向一侧转动。
[0068] 步骤S12,所述探杆下部在风力作用下可绕所述转动支点12转动并在转动时所述 探杆11的顶部与所述力学传感器13接触，获取所述探杆11相对所述转动支点12的力矩。
[0069] 具体地，在本实施例中，所述探杆下部置于待测风速设备中，待测风速设备例如为 管道2、隧道，风机等。在本实施例中，待测风速设备选为管道2。所述探杆上部和所述转动 支点12置于所述待测风速设备外，然后获取所述探杆11相对所述转动支点12的力矩，获 取所述探杆11相对所述转动支点12的力矩的一种表达方式为：
[0071] 其中，T为力矩，L。为转动支点与待测风速设备外表面之间的距离，L i为转动支点 与探杆底部之间的距离，Pd为平均气流动压，w为探杆的宽度，X为转动支点与探杆下部之 间的距离。
[0072] 步骤S3,根据所述探杆11相对所述转动支点12的力矩和所述转动支点12与所述 探杆11的顶部之间的距离获取所述探杆11在风力作用下的作用力。具体地，获取所述探 杆11在风力作用下的作用力的一种表达方式为：
[0074] 其中，F为作用力，LA转动支点与探杆顶部之间的距离。
[0075] 步骤S14,根据所述作用力获取气体平均风速。具体地，根据所述作用力获取气体 平均风速的一种表达方式为：
[0077] 其中，V为气体平均风速，K为特性系数。
[0078] 此外，本实施例中还包括以下步骤：根据所述气体平均风速获取气体通过指定横 截面积的风量。具体地，在本实施例中，获取气体通过指定横截面积的风量的一种表达方式 为：
[0080] 其中，Q为气体通过指定横截面积的风量，A为指定横截面积。
[0081] 综上所述，本发明采用探杆、转动支点及传感器形成机械力学传导机构，可有效放 大微小气体动压的作用力，完全屏蔽了其他类型传感器面临的信号处理干扰问题，同时可 以根据测量范围灵活调整放大倍数，有效扩展了测量范围和精度；同时本发明中的探杆采 用碳纤维材料，防腐蚀、防水、防尘效果好，适应长期恶劣工况气体的测量，长期运行无漂移 老化等问题；此外，本发明采用探杆、转动支点及传感器形成机械力学传导机构，结构简单， 易于生产加工，成本可控；本发明可在风管等设备上使用，具有较强的通用性和实用性。所 以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0082] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种测量风速的装置，其特征在于，所述测量风速的装置包括：探杆，横向贯穿所述 探杆并将所述探杆分成探杆上部和探杆下部两段的转动支点以及位于探杆的顶部的力学 传感器；所述探杆下部在风力作用下可绕所述转动支点转动并在转动时所述探杆的顶部与 所述力学传感器接触，所述力学传感器根据所述探杆相对所述转动支点的力矩和所述转动 支点与所述探杆的顶部之间的距离获取所述探杆在风力作用下的作用力；根据所述力学传 感器获取的作用力获取气体平均风速。2. 根据权利要求1所述的测量风速的装置，其特征在于，所述探杆为板条状探杆；所述 探杆的宽度的取值范围为5mm~20cm〇3. 根据权利要求1所述的测量风速的装置，其特征在于，所述探杆为碳纤维探杆。4. 一种测量风速的方法，其特征在于，所述测量风速的方法包括： 提供一探杆，横向贯穿所述探杆并将所述探杆分成探杆上部和探杆下部两段的转动支 点以及位于所述探杆顶部的力学传感器； 所述探杆下部在风力作用下可绕所述转动支点转动并在转动时所述探杆的顶部与所 述力学传感器接触，获取所述探杆相对所述转动支点的力矩； 根据所述探杆相对所述转动支点的力矩和所述转动支点与所述探杆的顶部之间的距 离获取所述探杆在风力作用下的作用力； 根据所述作用力获取气体平均风速。5. 根据权利要求4所述的测量风速的方法，其特征在于，所述探杆为碳纤维探杆。6. 根据权利要求4所述的测量风速的方法，其特征在于，所述探杆下部置于待测风速 设备中，所述探杆上部和所述转动支点置于所述待测风速设备外；获取所述探杆相对所述 转动支点的力矩的一种表达方式为：其中，T为力矩，L。为转动支点与待测风速设备外表面之间的距离，L:为转动支点与探 杆底部之间的距离，Pd为平均气流动压，w为探杆的宽度，X为转动支点与探杆下部之间的 距离。7. 根据权利要求6所述的测量风速的方法，其特征在于，获取所述探杆在风力作用下 的作用力的一种表达方式为：其中，F为作用力，L2S转动支点与探杆顶部之间的距离。8. 根据权利要求7所述的测量风速的方法，其特征在于，根据所述作用力获取气体平 均风速的一种表达方式为：其中，V为气体平均风速，K为特性系数。9. 根据权利要求8所述的测量风速的方法，其特征在于，所述测量风速的方法还包括： 根据所述气体平均风速获取气体通过指定横截面积的风量。10.根据权利要求9所述的测量风速的方法，其特征在于，获取气体通过指定横截面积 的风量的一种表达方式为：其中，Q为气体通过指定横截面积的风量，A为指定横截面积。
【专利摘要】本发明提供一种测量风速的装置及方法，所述测量风速的装置包括：探杆，横向贯穿所述探杆并将所述探杆分成探杆上部和探杆下部两段的转动支点以及位于探杆的顶部的力学传感器；所述探杆下部在风力作用下可绕所述转动支点转动并在转动时所述探杆的顶部与所述力学传感器接触，所述力学传感器根据所述探杆相对所述转动支点的力矩和所述转动支点与所述探杆的顶部之间的距离获取所述探杆在风力作用下的作用力；根据所述力学传感器获取的作用力获取气体平均风速。本发明可以根据测量范围灵活调整放大倍数，有效扩展了测量范围和精度；同时本发明中的探杆采用碳纤维材料，防腐蚀、防水、防尘效果好，适应长期恶劣工况气体的测量。
【IPC分类】G01P5/02
【公开号】CN105044383
【申请号】CN201510372955
【发明人】汪建锋, 王燕涛
【申请人】上海卓思智能科技有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月30日