一种测量风速和风向的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于检测设备领域，具体涉及一种测量气体流动速度与方向的装置。
【背景技术】
[0002]目前测量气体流动速度多采用散热法，其原理基于发热元件本身温度与待测气体流速的相关关系，当发热元件本身加热功率恒定时，气体流速愈高，发热元件温度愈低，通过发热元件温度变化获取气体流速信息，典型方案之一，如US4，888，987所述。
[0003]这种装置通过发热元件所在环境介质导热系数变化，测量气体流动速度，反应快，流速测量范围宽，没有运动部件，适于不含液相介质的干燥气流速度测量。当气流中含有液体介质(例如含有水)时，此类测量装置不能应用。
【发明内容】
[0004]为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种测量风速和风向的装置，该装置既可测量干燥气流的速度与方向，亦可测量含液体介质气流的速度与方向。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案:
一种测量风速和风向的装置，包括显示器、探测板、弹性支撑件、位移传感器、平方根运算器、直角坐标系矢量合成器和支架，所述探测板固定在支架上，包括4个分离的探测板A、探测板B、探测板C和探测板D，探测板B、探测板C、探测板D的外侧面法线方向与探测板A的外侧面法线方向之间夹角分别为90° ±5°、180° ±5°、270° ±5°，所述弹性支撑件包括分别连接探测板A、探测板B、探测板C、探测板D的内侧面与支架的弹性支撑件A、弹性支撑件B、弹性支撑件C和弹性支撑件D，所述位移传感器包括分别固定在探测板A、探测板B、探测板C、探测板D的内侧面与支架之间的位移传感器A、位移传感器B、位移传感器C和位移传感器D，所述平方根运算器包括平方根运算器A、平方根运算器B、平方根运算器C和平方根运算器D，平方根运算器A、平方根运算器B、平方根运算器C、平方根运算器D的输入端分别与位移传感器A、位移传感器B、位移传感器C、位移传感器D的输出端相连，所述直角坐标系矢量合成器的4个输入端分别与平方根运算器A、平方根运算器B、平方根运算器C、平方根运算器D的输出端相连，直角坐标系矢量合成器的输出端与显示器的输入端相连。
[0006]作为优选方案:所述探测板的外侧面为平面，外侧面积在1 一 1000平方厘米之间，厚度在0.05 — 3厘米之间。
[0007]作为优选方案:探测板A、探测板B、探测板C、探测板D的外侧面中心点在同一平面上，探测板A、探测板C的外侧面平行，探测板B、探测板D的外侧面平行，探测板A、探测板B的外侧面垂直。
[0008]作为优选方案:位移传感器A、位移传感器B、位移传感器C、位移传感器D分别为差动变压器A、差动变压器B、差动变压器C、差动变压器D。
[0009]作为优选方案:弹性支撑件A、弹性支撑件B、弹性支撑件C、弹性支撑件D为波纹管A、波纹管B、波纹管C、波纹管D，差动变压器A、差动变压器B、差动变压器C、差动变压器D分别安装在波纹管A、波纹管B、波纹管C、波纹管D的内部。
[0010]作为优选方案:探测板A、探测板B、探测板C、探测板D安装在十字形圆柱面的外罩内，构成外罩的两个相互垂直的圆柱面外罩轴线分别与测板A、探测板C和探测板B、探测板D的外侧面法线方向平行。
[0011]作为优选方案:所述的十字形圆柱面的外罩的4个端口分别装有隔离网A、隔离网B、隔离网C、隔离网D，其网丝直径在0.02—0.2厘米之间，单个网孔面积在0.01—1平方厘米之间。
[0012]作为优选方案:探测板A、探测板B、探测板C、探测板D置于一个柱形网罩内，柱形网罩的网丝直径在0.02-0.5厘米之间，单个网孔面积在0.01-2平方厘米之间。探测板和丝网尺寸的范围限定，是为了保证足够的强度，又能实现与气流的有效耦合，消除测量过程中介质边缘效应造成的影响。
[0013]作为优选方案:所述的直角坐标系矢量合成器由分量平方和运算电路、平方根运算电路和反正切运算电路构成。
[0014]与现有技术方案相比，其有益效果是:本发明直接通过4个互相垂直的探测板检测气流在直角坐标系中的独立矢量，不存在维间耦合，具有很高的响应速度。本发明结构简单，性能稳定，动态跨度大，测量过程不受环境温度与气流热传导特性影响，无惯性，可用于多种环境的空气流动参数测量，尤其适用于船舶在江、河、湖、海航行全天候风速和风向连续监测，为船舶在风雨中安全航行提供必要的技术保障。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的传感器系统配置示意图。
[0016]图2是本发明的测量装置电路框图。
[0017]图3是本发明的探测板安装位置示意图。
[0018]图4是本发明的探测板与差动变压器连接方式示意图。
[0019]图5是本发明以波纹管作弹性支撑元件的传感系统配置示意图。
[0020]图6是本发明的十字形圆柱面外罩示意图。
[0021]图7是本发明的柱形网罩示意图。
[0022]图8是本发明的合成速度矢量的运算器电路框图。
[0023]图9是本发明的端部有隔离网的十字形圆柱面外罩示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做一个详细的说明。
[0025]如图1-图9所示的一种测量风速和风向的装置，包括显示器19、探测板、弹性支撑件、位移传感器、平方根运算器、直角坐标系矢量合成器和支架13，所述探测板固定在支架13上，包括4个分离的探测板A1、探测板B2、探测板C3和探测板D4，探测板B2、探测板C3、探测板D4的外侧面法线方向与探测板A1的外侧面法线方向之间夹角分别为90° ±5°、180° ±5°、270° ±5°，所述弹性支撑件包括分别连接探测板A1、探测板B2、探测板C3、探测板D4的内侧面与支架13的弹性支撑件A5、弹性支撑件B6、弹性支撑件C7和弹性支撑件D8，所述位移传感器包括分别固定在探测板A1、探测板B2、探测板C3、探测板D4的内侧面与支架13之间的位移传感器A9、位移传感器B10、位移传感器C11和位移传感器D12，所述平方根运算器包括平方根运算器A14、平方根运算器B15、平方根运算器C16和平方根运算器D17，平方根运算器A14、平方根运算器B15、平方根运算器C16、平方根运算器D17的输入端分别与位移传感器A9、位移传感器B10、位移传感器C11、位移传感器D12的输出端相连，所述直角坐标系矢量合成器18的4个输入端分别与平方根运算器A14、平方根运算器B15、平方根运算器C16、平方根运算器D17的输出端相连，直角坐标系矢量合成器18的输出端与显示器19的输入端相连。
[0026]探测板A1、探测板B2、探测板C3、探测板D4的外侧面中心点在同一平面上，探测板A1、探测板C3的外侧面平行，探测板B2、探测板D4的外侧面平行，探测板A1、探测板B2的外侧面垂直