本发明专利技术涉及风量检测技术领域，公开了一种高精度检测风量的装置，包括超声波收发装置、信号处理模块、计时模块、温度传感模块和处理模块，其中超声波收发装置包括三个呈等边三角形分布的超声波传感器，信号处理模块用于将接收到的超声波信号经放大、选频、限幅、整形处理；计时模块用于记录超声波的起止时间；温度传感模块用于采集检测环境的温度数据；处理模块用于确定超声波信号的传输时间以及确定温度补偿值，最后根据传输时间以及温度补偿值得到风量。本发明专利技术利用超声波传感器对风量进行检测，结构简单、便于安装，不易损坏，使用寿命长，灵敏度高，通过对传输时间、温度进行修正，能够实时准确获得风速风量数据，可测量范围大。可测量范围大。可测量范围大。
【技术实现步骤摘要】
一种高精度检测风量的装置及方法
[0001]本专利技术涉及风量检测
，具体涉及一种高精度检测风量的装置及方法。
技术介绍
[0002]在矿山、电力、烟草、医药等领域需要对管道内的风量进行实时检测，传统方法中为了进行风速、风向等气象数据的采集、安全预警，通常会在沿线或者周围部署线状或者网状的机械式测风设备。
[0003]然而，机械式测风设备中大多含有活动结构，由于长时间的运行及恶劣的运行环境，往往容易造成机械式测风设备不同程度的机械结构件磨损，且运行时间越久，磨损程度越严重，机械式测风设备的磨损到一定程度必然会导致影响测风精度，因此机械式测风设备均需要定期检校、定期更换，维护更换成本巨大，且由于部分机械式测风设备部署的地区大都为偏远、较高处，故进一步提高了维护更换成本。
[0004]随着超声波技术大规模地应用于气象监测领域，其不仅解决了机械式测风设备的现有问题，且能长时间的确保测得的风速数据的准确性，然而市面上多以四探头结构超声波的超声波测风设备作为主流产品，且测量过程复杂、精确度有待提高。
[0005]因此，如何提供一种高精度检测风量的装置及测量过程简单的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种高精度检测风量的装置及采用该装置检测风量的方法，以解决
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术一方面提供了一种高精度检测风量的装置，包括
[0009]超声波收发装置，包括一个用于发送超声波信号的超声波传感器和两个用于接收超声波信号的超声波传感器，且三个所述超声波传感器呈等边三角形分布；
[0010]信号处理模块，与所述超声波传感器的输出端连接，用于将接收到的超声波信号经放大、选频、限幅、整形处理；
[0011]计时模块，与所述超声波收发装置连接，用于记录所述超声波传感器发送超声波信号的开始时间，以及两个所述超声波传感器分别接收到超声波信号的截止时间；
[0012]温度传感模块，用于采集检测环境的温度数据；
[0013]处理模块，分别与所述信号处理模块、所述计时模块、所述温度传感模块的输出端连接，用于确定超声波信号的传输时间以及确定温度补偿值，并根据处理后的超声波信号、超声波信号的传输时间及温度补偿值得到风量。
[0014]优选的，在上述高精度检测风量的装置中，还包括控制模块，用于控制所述超声波传感器发出超声波信号，并控制所述计时模块的启动或关闭。
[0015]优选的，在上述高精度检测风量的装置中，还包括数字鉴相器，与所述处理模块连
接，用于修正两组超声波信号传输时间的时间差值。
[0016]优选的，在上述高精度检测风量的装置中，所述超声波传感器为MA40S40RS型号的超声波传感器，所述温度传感模块为DS18B20温度传感器。
[0017]优选的，在上述高精度检测风量的装置中，所述计时模块包括三个计时器，分别对应连接于三个所述超声波传感器。
[0018]本专利技术另一方面提供了一种采用上述装置进行高精度检测风量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0019]获取相邻所述超声波传感器之间的直线距离L；
[0020]设定超声波在空气中的传播速度为C，两个接收超声波信号的超声波传感器的连线平行于水平面且平行于水平面的风速为V，超声波方向与风向的夹角为θ；
[0021]用于发送超声波信号的超声波传感器向其余两个超声波传感器发送超声波信号，同时所述计时模块开始计时；
[0022]经所述处理模块处理后得到两组超声波信号的传输时间分别为t1、t2，且t1＝L
÷
(C+Vcosθ)，t2＝L
÷
(C－Vcosθ)，其中θ＝60
°
，进而得出V＝ΔtC2/L；
[0023]根据公式Q＝V＊S，得到风量Q，其中S为风道的横截面积。
[0024]优选的，在上述高精度检测风量的方法中，还包括以下步骤：采用相位差法对两组超声波信号传输时间的时间差进行修正。
[0025]优选的，在上述高精度检测风量的方法中，设定两组超声波信号之间的相位差为Δφ，Δφ与Δt的关系为Δt＝Δφ/2πf。
[0026]优选的，在上述高精度检测风量的方法中，还包括以下步骤：处理模块获取检测环境的温度数据，并确定是否需要进行温度补偿，温度补偿的计算公式为C＝331.5+0.607T，其中T为当前环境温度值。
[0027]本专利技术提供了一种高精度检测风量的装置与方法，与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，
[0028]本专利技术设置呈正三角形结构的超声波收发装置，其中采用一个超声波传感器用于发送信号，其余两个超声波传感器用于接收信号，电路结构更加简单，通过发射一次信号就能得到两组超声波信号，通过对两组超声波信号进行处理，降低测量误差；且本专利技术采用相同型号的三个超声波传感器，最大限度的避免超声波传感器由于性能不同导致的误差；
[0029]本专利技术设置温度传感模块以对环境温度进行补偿，避免环境温度对风量检测结果造成的影响；
[0030]本专利技术采用相位差法对两组超声波信号进行修正，相较于传统的修正方法，准确性更好，操作也更加方便。
附图说明
[0031]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0032]图1为本专利技术实施例中各个超声波传感器的分布示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例中检测风量装置的系统结构示意图一；
[0034]图3为本专利技术实施例中检测风量装置的系统结构示意图二；
[0035]图4为本专利技术实施例中检测风量装置的系统结构示意图三；
[0036]图5为本专利技术实施例中检测风量方法的流程示意图。
具体实施方式
[0037]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0038]实施例1
[0039]本专利技术实施例提供了一种高精度检测风量的装置，包括超声波收发装置、信号处理模块、计时模块、温度传感模块、处理模块。
[0040]参见图1，在本专利技术一些实施例中，超声波收发装置包括第一超声波传感器11、第二超声波传感器12和第三超声波传感器13；
[0041]其中第一超声波传感器11用于发送超声波信号，第二超声波传感器12和第三超声波传感器1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高精度检测风量的装置，其特征在于，包括超声波收发装置，包括一个用于发送超声波信号的超声波传感器和两个用于接收超声波信号的超声波传感器，且三个所述超声波传感器呈等边三角形分布；信号处理模块，与所述超声波传感器的输出端连接，用于将接收到的超声波信号经放大、选频、限幅、整形处理；计时模块，与所述超声波收发装置连接，用于记录所述超声波传感器发送超声波信号的开始时间，以及两个所述超声波传感器分别接收到超声波信号的截止时间；温度传感模块，用于采集检测环境的温度数据；处理模块，分别与所述信号处理模块、所述计时模块、所述温度传感模块的输出端连接，用于确定超声波信号的传输时间以及确定温度补偿值，并根据处理后的超声波信号、超声波信号的传输时间及温度补偿值得到风量。2.根据权利要求1所述的高精度检测风量的装置，其特征在于，还包括控制模块，用于控制所述超声波传感器发出超声波信号，并控制所述计时模块的启动或关闭。3.根据权利要求1所述的高精度检测风量的装置，其特征在于，还包括数字鉴相器，与所述处理模块连接，用于修正两组超声波信号传输时间的时间差值。4.根据权利要求1所述的高精度检测风量的装置，其特征在于，所述超声波传感器为MA40S40RS型号的超声波传感器，所述温度传感模块为DS18B20温度传感器。5.根据权利要求1所述的高精度检测风量的装置，其特征在于，所述计时模块包括三个计时器，分别对应连接于...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡海东，张恒权，刘东阳，陈孟伟，
申请(专利权)人：大庆飞海石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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