20摄氏度时，取I. 205kg/m3)，风杯回转半径R和风杯切 口面积A据实际风杯风速计得到，主要需要解决的就是风压系数C( Θ )的处理及静摩擦力 矩Bo的测量；对于风压系数的处理，现已知单个风杯风压系数的实验曲线，整个风杯系统 的风压系数是由三个风杯各自风压系数的叠加，因为风杯每转120°就会回到原来的位置， 所以已知单个风杯的风压系数的曲线，分别平移120°、240°后即是第二、三个风杯的风 压系数曲线，实际的风压系数为C(0)=Cn(0)+Cn(0+12O° )+Cn(0+24O° );风杯组件所 受到的风压随风杯所处的Θ角不同而不同；利用MATLAB对单个风压系数曲线做平移相加 的处理，得到的整个风杯系统的风压系数曲线和正弦曲线十分接近，如图5所示，因此，对 于不同初始位置的风杯传感器，如果测出摩擦力矩，即可以根据这个风压系数的正弦曲线 计算出启动风速。
[0036] 现在需要解决的就是静摩擦力矩的问题，对于静摩擦力矩的测量，采取不同于传 统测力矩的办法，因为对于风杯式传感器的特殊结构，采用传统的测量力矩的办法如：力矩 平衡法，吊码法等，考虑到测量精度的需要和风杯风速计实际的模型，这些测量办法都不能 获得很好的测量效果，而且从现场校验的方便快捷简单的使用考虑，这些测量方法都不是 很好的解决办法；
[0037] 本设备测量静摩擦力矩的办法思路是，我们利用启动风速的数学模型公式
获得启动风速的方法是，测出静摩擦力矩Bo的值来获得启动风速V，那么我们 也可以反过来思考：给单个风杯一定风速的标准流动空气作用，即在单个风杯上产生的扭 力矩和整个风杯系统的静摩擦力矩平衡来计算出静摩擦力矩的值，如图2所示：
[0038] 由力矩平衡条件，管子给正对着的风杯一定速度空气，产生的扭力矩 a2MMR和风杯系统的静摩擦力矩Bo相等
为系统获 取的标准风速，C(Ji)为180度对应的单个风杯风压系数，此时C (π)值、管子所给的风速 V、风杯截口面积A、风杯回转半R、空气密度P都为已知量，则由
算出静摩擦力矩Bo的值，得到静摩擦力矩的值之后，由整个风杯系统的启动瞬间的力矩平 衡有：
整个系统的风压系数为一正弦曲 线，则启动风速可以很容易算出。
[0040] 风速传感器的启动风速现场校准仪器，如图4所示，包括给风模块、测风模块、标 准气流获取模块、控制模块；其中，给风模块用于产生气流；标准气流获取模块用于将给风 模块产生的气流转换成风速传感器的风杯启动所需的标准风速；测风模块用于获取风速传 感器的风杯启动时所需的标准风速值，并传输至控制模块；控制模块用于计算风速传感器 的风杯启动需要的实际启动风速值，并根据风杯是否启动控制给风1?块工作，右风杯未启 动，则给风模块的风速持续增加，若风杯启动则保持当前风速施加于风杯，控制模块根据 当前风速计算出实际的启动风速，并根据该启动风速对风杯传感器进行校准。
[0041] 所述控制模块包括中央处理器及风杯启动检测装置，风杯启动检测装置用于检测 风杯的启动信息，并将该启动信息发送至中央处理器，中央处理器接收到启动信息后，控制 给风模块保持当前风速不变。
[0042] 所述风杯启动检测装置为红外检测装置。
[0043] 所述标准气流获取模块如图3所示，包括从气流进口到气流出口依次设置的整流 段、收缩段、实验段，其中，整流段用于将给风模块产生的气流梳理均匀，以获得流场稳定均 匀的气流；收缩段用于将均匀的气流进行加速；实验段用于将加速后的气流形成流动方向 一致、速度均匀的稳定气流，该稳定气流作为标准风施加于风杯上。
[0044] 所述整流段包括阻尼网和蜂窝器。
【主权项】
1. 风速传感器的启动风速现场校准仪器，其特征在于：包括给风模块、测风模块、标准 气流获取模块、控制模块；其中，给风模块用于产生气流；标准气流获取模块用于将给风模 块产生的气流转换成风速传感器的风杯启动所需的标准风速；测风模块用于获取风速传感 器的风杯启动时所需的标准风速值，并传输至控制模块；控制模块用于计算风速传感器的 风杯启动需要的实际启动风速值，并根据风杯是否启动控制给风1?块工作，右风杯未启动， 则给风模块的风速持续增加，若风杯启动则保持当前风速施加于风杯，控制模块根据当前 风速计算出实际的启动风速，并根据该启动风速对风杯传感器进行校准。2. 根据权利要求1所述的风速传感器的启动风速现场校准仪器，其特征在于：所述控 制模块包括中央处理器及风杯启动检测装置，风杯启动检测装置用于检测风杯的启动信 息，并将该启动信息发送至中央处理器，中央处理器接收到启动信息后，控制给风模块保持 当前风速不变。3. 根据权利要求2所述的风速传感器的启动风速现场校准仪器，其特征在于：所述风 杯启动检测装置为红外检测装置。4. 根据权利要求1所述的风速传感器的启动风速现场校准仪器，其特征在于：所述标 准气流获取模块包括从气流进口到气流出口依次设置的整流段、收缩段、实验段，其中，整 流段用于将给风模块产生的气流梳理均匀，以获得流场稳定均匀的气流；收缩段用于将均 匀的气流进行加速；实验段用于将加速后的气流形成流动方向一致、速度均匀的稳定气流， 该稳定气流作为标准风施加于风杯上。5. 根据权利要求4所述的风速传感器的启动风速现场校准仪器，其特征在于：所述整 流段包括阻尼网和蜂窝器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种风速传感器的启动风速现场校准仪器，其中校准仪器包括用于产生气流的给风模块、用于获取风速传感器的风杯启动时所需的标准风速值，并传输至控制模块的测风模块、用于将给风模块产生的气流转换成风速传感器的风杯启动所需的标准风速的标准气流获取模块、用于计算风速传感器的风杯启动需要的实际启动风速值，并根据风杯是否启动控制给风模块工作的控制模块；控制模块根据当前风速计算出实际的启动风速，并根据该启动风速对风杯传感器进行校准。该发明的装置便于携带到各种测风现场进行三杯式风速计启动风速的校验工作。
【IPC分类】G01P21/02
【公开号】CN204832243
【申请号】CN201520572202
【发明人】行鸿彦, 于祥
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月31日