三角阵列超声测风传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种三角阵列超声测风传感器，其包括三组超声换能器组，所述三组超声换能器组间呈正三角形分布，超声换能器组内包括两个超声换能器；所述超声换能器组与测风主控模块连接，测风主控模块能驱动超声换能器工作；对同一超声换能器组内的两个超声换能器，测风主控模块能驱动一超声换能器发射超声波，并通过另一超声换能器接收所发射的超声波，测风主控模块获取三组超声换能器组六组相应的超声波飞行时间后，根据三组超声换能器对应的超声波飞行时间，确定并输出当前的风速与风向。本发明专利技术结构紧凑，三组超声换能器组能同时进行测量，避免现有存在遮挡的情况，能有效提高测量的准确度以及稳定性，适应性强，安全可靠。

Triangular array ultrasonic wind sensor

The invention relates to a triangular array of ultrasonic sensor, which comprises three groups of ultrasonic transducer group, the three group of ultrasonic transducer groups in triangular distribution, ultrasonic transducer group including two ultrasonic transducer; the ultrasonic transducer group and wind control module connected wind control module can drive the ultrasonic transducer to work; the same two ultrasonic transducer ultrasonic transducer group, wind control module can drive an ultrasonic transducer ultrasonic transmitter, and the other by the ultrasonic transducer receiving the emitted wind, the main control module gets the three set of ultrasonic transducer six groups corresponding ultrasonic time of flight, according to the ultrasonic time of flight three groups corresponding to the ultrasonic transducer the determination of wind speed and wind direction and output current. The structure of the invention is compact, and the three groups of ultrasonic transducer groups can simultaneously measure, avoid the existing occlusion situation, effectively improve the accuracy and stability of the measurement, and have strong adaptability and safety.

【技术实现步骤摘要】
三角阵列超声测风传感器
本专利技术涉及一种测风传感器，尤其是一种三角阵列超声测风传感器，属于二维风向风速测量的

技术介绍
目前国内最常见的二维超声测风传感器有反射式和对射式两种，均采用指向式换能器实现。指向式换能器国内发展非常成熟，具有性能稳定、功耗低，体积小、成本低等优点。反射式超声测风传感器结构紧凑，但是正是其反射结构对风场产生较大的影响，其测量准确度和风速的测量范围都受到限制，对射式超声测风传感器普遍采用两对正交分别式换能器，虽然其测量准确度和风速测量范围相对于反射式超声测风传感器有了较大的提高，但是由于其采用正交方式，因此在测量正交方向上的风向风速时会产生较大的误差。由于正交的两个测量路径存在空间重叠，导致测量无法同时进行，测量周期势必延长，有效测量次数也随之减少，因此测量准确度也会随之降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种三角阵列超声测风传感器，其结构紧凑，三组超声换能器组能同时进行测量，避免现有存在遮挡的情况，能有效提高测量的准确度以及稳定性，适应性强，安全可靠。按照本专利技术提供的技术方案，所述三角阵列超声测风传感器，包括三组超声换能器组，所述三组超声换能器组间呈正三角形分布，超声换能器组内包括两个超声换能器，同一超声换能器组内的两个超声换能器位于上述形成正三角的一条边上；所述超声换能器组与测风主控模块连接，测风主控模块能驱动超声换能器工作；对同一超声换能器组内的两个超声换能器，测风主控模块能驱动一超声换能器发射超声波，并通过另一超声换能器接收所发射的超声波，测风主控模块能根据超声波发射时间以及超声波接收时间，确定当前超声换能器组的一组超声波飞行时间；在获取当前超声换能器组的一组超声波飞行时间后，测风主控模块更换当前超声换能器组内的两超声换能器间进行超声波发射与接收的顺序，以再次获取当前超声换能器组相应的超声波飞行时间；测风主控模块获取三组超声换能器组六组相应的超声波飞行时间后，根据三组超声换能器对应的超声波飞行时间，确定并输出当前的风速与风向。所述三组超声换能器组位于安装连杆的上方，在所述安装连杆的上端设有三个安装支架，每个安装支架上同时设有两个超声换能器；相邻两个安装支架上相应的两个超声换能器形成一组超声换能器组。所述测风主控模块还与用于加热的加热器组连接，所述加热器组内的加热器的数量与超声换能器的数量相一致，以在每个超声换能器上均配置一个加热器；测风主控模块还与温度传感器连接，测风主控模块能根据温度传感器检测的温度值控制加热器组内加热器的工作状态。所述测风主控模块包括MCU控制器以及与所述MCU控制器连接的若干换能器驱动电路，所述换能器驱动电路与超声换能器对应连接；超声换能器与TOF检测电路连接，TOF检测电路与MCU控制器连接。所述超声换能器的输出端通过信号处理电路与TOF检测电路连接，MCU控制电路上还连接有通信接口。所述通信接口包括RS232接口或RS485接口。所述MCU控制器的电源端与电源变换电路连接，所述电源变换电路还与换能器驱动电路的电源端连接。本专利技术的优点：三组超声换能器组呈正三角形分布，三组超声换能器组能同时进行测量，避免现有存在遮挡的情况，对同一超声换能器组内的两个超声换能器，测风主控模块能驱动一超声换能器发射超声波，并通过另一超声换能器接收所发射的超声波，测风主控模块能根据超声波发射时间以及超声波接收时间，确定当前超声换能器组的超声波飞行时间；测风主控模块获取三组超声换能器组的六组相应的超声波飞行时间后，根据三组超声换能器组对应的超声波飞行时间，确定并输出当前的风速与风向，能有效提高测量的准确度以及稳定性，适应性强，安全可靠。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的结构框图。图3为本专利技术三组超声换能器组形成正三角形的坐标示意图。图4为本专利技术进行风速、风向测量的路径坐标图。附图标记说明：1-安装连杆、2-安装支架、3-超声换能器、4-MCU控制器、5-通信接口、6-温度传感器、7-电源变换电路、8-加热器组、9-换能器驱动电路、10-信号处理电路、11-TOF检测电路以及12-超声换能器组。具体实施方式下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。为了能实现对风速的有效测量，并提高测量的准确度以及稳定性，本专利技术包括三组超声换能器组12，所述三组超声换能器组12间呈正三角形分布，超声换能器组12内包括两个超声换能器3，同一超声换能器组12内的两个超声换能器3位于上述形成正三角的一条边上；所述超声换能器组12与测风主控模块连接，测风主控模块能驱动超声换能器3工作；对同一超声换能器组12内的两个超声换能器3，测风主控模块能驱动一超声换能器3发射超声波，并通过另一超声换能器3接收所发射的超声波，测风主控模块能根据超声波发射时间以及超声波接收时间，确定当前超声换能器组12的一组超声波飞行时间；在获取当前超声换能器组12的一组超声波飞行时间后，测风主控模块更换当前超声换能器组12内的两超声换能器3间进行超声波发射与接收的顺序，以再次获取当前超声换能器组12相应的超声波飞行时间；测风主控模块获取三组超声换能器组12六组相应的超声波飞行时间后，根据三组超声换能器12对应的超声波飞行时间，确定并输出当前的风速与风向。具体地，三组超声换能器组12位于同一水平面上，并呈正三角形分布，每个超声换能器组12内具有两个超声换能器3，即通过六个超声换能器3分别形成正三角形的三条边。三组超声换能器组12呈正三角形分布时，能够保证风从任意方向吹来时，均有两组超声换能器组12的测量路径不受遮挡，从而能够提高测量的精度以及稳定性。本专利技术实施例中，同一超声换能器组12内的两个超声换能器3位于同一直线上，每组超声换能器组12内两个超声换能器3间的距离形成测量路径，即同一超声换能器组12内的两个超声换能器3分别位于形成正三角的两端，每组超声换能器组12内的两个超声换能器3的测量路径相同，因此，三组超声换能器组12形成三条测量路径，所述三条测量路径间也呈正三角形，具体如图3所示。图3中，边a、边b以及边c分别为三组超声换能器组12形成的测量路径，边a、边b以及边c的大小相等。通过测风主控模块能驱动超声换能器3工作，超声换能器3工作时能发射超声波。本专利技术实施例中，在进行风速测量时，对同一超声换能器组12内的两个超声换能器3，测风主控模块驱动一个超声换能器3工作并发射超声波，并通过另一个超声换能器3接收发射的超声波，在接收到超声波后，测风主控模块能根据超声波发射时间以及超声波接收时间，确定当前超声换能器组12的超声波飞行时间。由于测量路径已知，在得到超声波风行时间时，能确定当前超声波换能器组12测量的换能器组测量风速。具体实施时，需要获得同一超声换能器组12内的两次超声波飞行时间；在第二次确定超声波飞行时间时，测风主控模块驱动之前处于接收超声波的超声换能器3，并由对应的另一超声换能器3接收超声波，且再次根据、超声波发射时间以及超声波接收时间，确定当前超声换能器组12的超声波飞行时间。本专利技术实施例中，对于每组超声换能器组12，测风主控模块均两次获取对应的超声波飞行时间，在获得六组超声波飞行时间后，测风主控模块选取两组超声换能器组12的超声波飞行时间，从而确定两组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三角阵列超声测风传感器，其特征是：包括三组超声换能器组（12），所述三组超声换能器组（12）间呈正三角形分布，超声换能器组（12）内包括两个超声换能器（3），同一超声换能器组（12）内的两个超声换能器（3）位于上述形成正三角的一条边上；所述超声换能器组（12）与测风主控模块连接，测风主控模块能驱动超声换能器（3）工作；对同一超声换能器组（12）内的两个超声换能器（3），测风主控模块能驱动一超声换能器（3）发射超声波，并通过另一超声换能器（3）接收所发射的超声波，测风主控模块能根据超声波发射时间以及超声波接收时间，确定当前超声换能器组（12）的一组超声波飞行时间；在获取当前超声换能器组（12）的一组超声波飞行时间后，测风主控模块更换当前超声换能器组（12）内的两超声换能器（3）间进行超声波发射与接收的顺序，以再次获取当前超声换能器组（12）相应的超声波飞行时间；测风主控模块获取三组超声换能器组（12）的六组相应的超声波飞行时间后，根据三组超声换能器组（12）对应的超声波飞行时间，确定并输出当前的风速与风向。

【技术特征摘要】
1.一种三角阵列超声测风传感器，其特征是：包括三组超声换能器组（12），所述三组超声换能器组（12）间呈正三角形分布，超声换能器组（12）内包括两个超声换能器（3），同一超声换能器组（12）内的两个超声换能器（3）位于上述形成正三角的一条边上；所述超声换能器组（12）与测风主控模块连接，测风主控模块能驱动超声换能器（3）工作；对同一超声换能器组（12）内的两个超声换能器（3），测风主控模块能驱动一超声换能器（3）发射超声波，并通过另一超声换能器（3）接收所发射的超声波，测风主控模块能根据超声波发射时间以及超声波接收时间，确定当前超声换能器组（12）的一组超声波飞行时间；在获取当前超声换能器组（12）的一组超声波飞行时间后，测风主控模块更换当前超声换能器组（12）内的两超声换能器（3）间进行超声波发射与接收的顺序，以再次获取当前超声换能器组（12）相应的超声波飞行时间；测风主控模块获取三组超声换能器组（12）的六组相应的超声波飞行时间后，根据三组超声换能器组（12）对应的超声波飞行时间，确定并输出当前的风速与风向。2.根据权利要求1所述的三角阵列超声测风传感器，其特征是：所述三组超声换能器组（12）位于安装连杆（1）的上方，在所述安装连杆（1）的上端设有三个安装支架（2），每个安装支架（2）上同时设有两个超声换能器（3）；相邻两个安装支架（2）上相应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周琦，徐明，范立清，王祥猛，李彬，刘伯远，席建辉，
申请(专利权)人：江苏省无线电科学研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32