【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风速测量领域，具体涉及一种基于转速差测量风速的方法。
技术介绍
1、风速测量主要是指通过各种仪器或技术手段获取空气流速的过程。目前风速测量方法众多，主要包括机械式和电子式两大类。机械式风速计如风杯风速计、螺旋桨式风速计等，其工作原理是通过物体在风力作用下的旋转速度来测量风速。而电子式风速计则包括热线风速计、超声波风速计等，其工作原理是基于某些物理效应，如热量交换、声波传播速度变化等，来转换风速信息为电信号。
2、对于传统的机械式风速检测而言，检测的直接对象是某个转速，而转速在风场下往往是频繁变动，相对不稳定的，容易带来偶然误差，尤其是针对低风速场合，由于转速极低，任何一点外界因素所造成的微小影响，最终都会导致转速偏离百分比极大，从而使得测出的转速并不准确。
3、而电子式的风速测量仪器则相对复杂，对设备维护的专业技术要求较高，而且对应用场合的环境条件要求也高，例如温度、湿度、雨雪天气等，尤其对于户外使用，局限性较大，适应性差。此外，电子式的风速检测方法及其设备也存在上述低风速下检测不准确的问题。
技术实现思路
1、本专利技术则是针对以上
技术介绍
中所提及的现有技术缺陷，从而提出一种基于转速差测量风速的方法，用以解决
技术介绍
中风速检测尤其是低风速检测时，适应性和精度亟待提高的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术专门提供了如下的技术方案：
3、本专利技术提供一种基于转速差测量风速的方法，按以下步骤进行，使用外加风力使测风轮
4、其中，在实施时本外加风力通过一个电风扇或压缩气源正对测风轮吹扫而形成。所采用的测风轮能够随着风向的改变而自适应地调整位置，以使得测风轮在安装在待测环境中时，能够自动保持正面迎着风向的姿态。而且，还可以测风轮的轴承采用磁悬浮轴承，测风轮的转速采用转速传感器进行测定，所述转速传感器能够正对测风轮的转轴上的一个标记点。
5、具体地，当所述标记点位于所述转轴上时，所述转速传感器包括光源发射器和接收器，转轴上同轴地固定有一个圆盘，圆盘靠边缘处具有一个穿孔，所述光源发射器和接收器彼此正对地布置在圆盘的两端，当圆盘随着转轴同步转动时，光源发射器和接收器以及穿孔三者共线时，接收器接到一个光线信号；初始时刻，光源发射器和接收器以及穿孔三者共线，测量过程中，所述光线信号的个数k即表征为测风轮的转速。
6、作为本专利技术一个设计细节，本专利技术在所述转轴的一侧还设有第一电磁铁，所述转轴的表面内嵌有一个磁体，当第一电磁铁通电时，所述磁体与第一电磁铁彼此吸引而正对设置，此时光源发射器和接收器以及穿孔三者共线；在初始时刻，将第一电磁铁断电的同时，外加风力施加到测风轮上，所述接收器开始接收所述光线信号。
7、本专利技术在所述圆盘靠边缘处具有n个穿孔，所有穿孔以圆盘中心为圆心而成环形阵列，所有穿孔的轴向均与圆盘的轴向平行，测风轮的转速值表征为k/n的值。特别地，本专利技术在所述转轴的外部设有与之同轴的圆柱形的机壳，所述测风轮位于所述机壳的前端，且同轴套接地安装在机壳前端的锥形分流罩的大端上，在所述转轴背离测风轮的一端还固定有配重盘，所述配重盘使得转轴安装在轴承上之后，两端保持平衡；在所述机壳的后端固定有板状的尾翼，尾翼位于竖直平面内，以使得本测风轮安装好后，在环境风吹扫在尾翼上后，能够自适应地调整整个机壳的姿态，以令机壳前端的测风轮随着机壳一起自动调整至正面迎着风向的姿态。
8、此外，还安装有一个用于支撑起所述机壳的支架，在支架上固定有一个轨道轮，轨道轮的圆柱面上具有一圈环形的滑槽，滑槽的轴线竖直设置，且在滑轴底端同轴地固定有连杆，连杆底端与所述机壳铰接而使得机壳能绕连杆底端在水平面转动。在机壳上还通过悬挂杆与一个磁性滑块固接，所述磁性滑块与所述滑槽呈环形滑动配合，当待测环境风吹动尾翼而带着整个机壳和测风轮同步转动时，滑块沿着滑槽滑动以维持机壳及测风轮姿态在水平方向上的稳定性；当旋转到位时，位于所述轨道轮内的第二电磁铁通电，将所述磁性滑块吸引固定，以固定此时测风轮的正面迎风姿态。
9、本专利技术中，其连杆底端与所述机壳采用球形铰链进行铰接，机壳表面安装有水平仪；悬挂杆采用两段式组合结构，上部杆段的底端固定有第一球壳体，下部杆段的顶端固定有第二球壳体，两球壳体与所述球形铰链同心设置，且第二球壳体滑动配合地贴合在第一球壳体的内表面；在两球壳体内各自分别设有一个电磁铁，当两电磁铁通电时，两球壳体彼此吸引而固定为一体；在测量风速之前，先令两球壳体内的电磁铁同时通电，而所述第二电磁铁通电，观察外壳上的水平仪是否处于水平位置，以验证此时测风轮是否轴向水平安装，若非水平位置，则通过球形铰链手动调节机壳位置，令水平仪保持水平时，两球壳体内的电磁铁随即通电，两球壳固定贴合为一体，最后再令第二电磁铁断电，此时的测风轮就会随着当前风向自适应性地绕球形铰链在水平面内旋转，直至旋转至迎风的姿态而保持相对稳定后，第二电磁铁恢复供电。
10、本专利技术相比于本领域的当前技术，具有以下一系列有益效果：本基于转速差测量风速的方法通过转速差测风，而不是一个绝对的转速值来表征风速，更为准确，偶然误差性更小；通过转速差的时间表征风流的累积影响，以便迅速测量平均风速。而且，尤其对于低风速场合而言，还可以大大降低测风轮旋转阻力降低测风速的门限，可测量更低的风速，且由于测风过程中，最初不只有风流作用在测风转轮上，还有外加风力辅助，更加可以在低风速环境下迅速而可靠地进行测量，将其模拟到一个相对较高转速下后，再通过设定转速差的变化量所用时间，来测量风速值，避免了低风速下转速较小而偶然误差对其影响更大的弊端。
11、通过本专利技术，可以在已知的风速值环境下，通过测风轮下降设定转数m时所对应的时间t来表征出风速值，得到类似函数关系y=at，y=风速值，a=校正系数，t=时间。
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1.基于转速差测量风速的方法，其特征在于：按以下步骤进行，
2.根据权利要求1所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：所述外加风力通过一个电风扇或压缩气源正对测风轮(1)吹扫而形成。
3.根据权利要求1所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：所采用的测风轮(1)能够随着风向的改变而自适应地调整位置，以使得测风轮(1)在安装在待测环境中时，能够自动保持正面迎着风向的姿态。
4.根据权利要求1所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：所述测风轮(1)的轴承(3)采用磁悬浮轴承(3)，测风轮(1)的转速采用转速传感器进行测定，所述转速传感器能够正对测风轮(1)的转轴(2)上的一个标记点。
5.根据权利要求4所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：当所述标记点位于所述转轴(2)上时，所述转速传感器包括光源发射器(9)和接收器(8)，转轴(2)上同轴地固定有一个圆盘(7)，圆盘(7)靠边缘处具有一个穿孔(23)，所述光源发射器(9)和接收器(8)彼此正对地布置在圆盘(7)的两端，当圆盘(7)随着转轴(2)同步转动
6.根据权利要求5所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：在所述转轴(2)的一侧还设有第一电磁铁(5)，所述转轴(2)的表面内嵌有一个磁体(6)，当第一电磁铁(5)通电时，所述磁体(6)与第一电磁铁(5)彼此吸引而正对设置，此时光源发射器(9)和接收器(8)以及穿孔(23)三者共线；
7.根据权利要求5所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：在所述圆盘(7)靠边缘处具有N个穿孔(23)，所有穿孔(23)以圆盘(7)中心为圆心而成环形阵列，所有穿孔(23)的轴向均与圆盘(7)的轴向平行，测风轮(1)的转速值表征为K/N的值。
8.根据权利要求5所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：在所述转轴(2)的外部设有与之同轴的圆柱形的机壳(4)，所述测风轮(1)位于所述机壳(4)的前端，且同轴套接地安装在机壳(4)前端的锥形分流罩(20)的大端上，在所述转轴(2)背离测风轮(1)的一端还固定有配重盘(10)，所述配重盘(10)使得转轴(2)安装在轴承(3)上之后，两端保持平衡；
9.根据权利要求8所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：还安装有一个用于支撑起所述机壳(4)的支架(13)，在支架(13)上固定有一个轨道轮(14)，轨道轮(14)的圆柱面上具有一圈环形的滑槽(15)，滑槽(15)的轴线竖直设置，且在滑轴底端同轴地固定有连杆(19)，连杆(19)底端与所述机壳(4)铰接而使得机壳(4)能绕连杆(19)底端在水平面转动；
10.根据权利要求9所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：所述连杆(19)底端与所述机壳(4)采用球形铰链(11)进行铰接，机壳(4)表面安装有水平仪；
...【技术特征摘要】
1.基于转速差测量风速的方法，其特征在于：按以下步骤进行，
2.根据权利要求1所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：所述外加风力通过一个电风扇或压缩气源正对测风轮(1)吹扫而形成。
3.根据权利要求1所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：所采用的测风轮(1)能够随着风向的改变而自适应地调整位置，以使得测风轮(1)在安装在待测环境中时，能够自动保持正面迎着风向的姿态。
4.根据权利要求1所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：所述测风轮(1)的轴承(3)采用磁悬浮轴承(3)，测风轮(1)的转速采用转速传感器进行测定，所述转速传感器能够正对测风轮(1)的转轴(2)上的一个标记点。
5.根据权利要求4所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：当所述标记点位于所述转轴(2)上时，所述转速传感器包括光源发射器(9)和接收器(8)，转轴(2)上同轴地固定有一个圆盘(7)，圆盘(7)靠边缘处具有一个穿孔(23)，所述光源发射器(9)和接收器(8)彼此正对地布置在圆盘(7)的两端，当圆盘(7)随着转轴(2)同步转动时，光源发射器(9)和接收器(8)以及穿孔(23)三者共线时，接收器(8)接到一个光线信号；
6.根据权利要求5所述的一种基于转速差测量风速的方法，其特征在于：在所述转轴(2)的一侧还设有第一电磁铁(5)，所述转轴(2)的表面内嵌有一个磁体(6)，当第一电磁铁(5)通电时，所述磁体(6...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁庆国，刘江，牛永刚，李玉军，荀鸿鹏，
申请(专利权)人：华夏天信智能物联大连有限公司，
类型：发明
国别省市：
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