一种光纤无源式风速测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及风速检测技术领域，尤其涉及一种光纤无源式风速测量装置，其包括固定底盘、风杯结构以及光纤光栅应变传感器；所述固定底盘上设有能够相对所述固定底盘转动的中心转轴，所述中心转轴上连接有所述风杯结构和转动圆盘，所述转动圆盘上设有磁铁；所述光纤光栅应变传感器设置在悬臂梁的悬臂上，所述悬臂梁的自由端设有能够与所述转动圆盘的磁铁在轴向方向上相对的磁铁。本发明专利技术可以减少硬性连接装置长期工作对装置带来的磨损；通过对应变频率的检测还能够消除温度对测量结果的影响，提高风速测量的精确度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于光纤光栅传感技术的风速检测
，尤其涉及一种光纤无源式风速测量装置。
技术介绍
目前测量空气流速的仪器广泛应用于各领域，如电力、钢铁、石化、节能等行业，日常生活中，很多行业都需要用到风速监测装置，如风扇制造业、出海捕捞业、抽风排风供暖系统等等，都需要利用风速测量装置进行风速、风温、风量的测量。现有的风速测量装置分为两大类：有源测量装置和无源测量装置，如电子风杯式、热线式、超声波式、多普勒频移式以及皮托管式均属于有源测量；而光纤光栅接触式测量风速。在有源测量装置中较为常用的是电子式风速测量技术，其以电子信息处理技术为基础的特点注定其将受到有源供电、易受电磁干扰、信号远程传输不稳定、数据传输容量受限等因素的制约，限制了其应用环境的局限性，尤其是在一些强磁、强电环境下电子式风速测量设备的安全性和可靠性收到了极大的挑战。而光纤光栅传感技术的出现，除突破了有源供电和强电、强磁等干扰因素的限制外，还具有灵敏度高、体积小、质量轻、成本低的优点，并且具有本征自相干能力强和在一根光纤上利用复用技术实现多点复用、多参量分布式区分测量的独特优势。虽然现有的光纤光栅传感技术的无源在线风速监测方法，能够弥补现有电子式风速测量装置倾角测量方法的不足，有利于计算机远程监测和多元化分析，但是现有的光纤光栅传感技术的无源在线风速监测装置采用接触式，长时间的接触摩擦会造成风速监测装置的磨损与老化，影响装置的正常工作；并且，现有的光纤光栅传感技术的无源在线风速监测装置是通过获取波长数据来测量风速的，而在风速的监测过程中，光纤光栅应变传感器周围的温度会产生变化，温度的变化会影响光纤光栅应变传感器，即对中心波长产生影响，从而不能保证风速测量的精确度和可靠性。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供一种光纤无源式风速测量装置，用于解决现有光纤光栅风速测量装置存在的磨损、老化的问题以及温度的变化降低风速测量的精确度和可靠性的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种光纤无源式风速测量装置，包括固定底盘、风杯结构以及光纤光栅应变传感器；所述固定底盘上设有能够相对所述固定底盘转动的中心转轴，所述中心转轴上连接有所述风杯结构和转动圆盘，所述转动圆盘上设有磁铁；所述光纤光栅应变传感器设置在悬臂梁的悬臂上，所述悬臂梁的自由端设有能够与所述转动圆盘的磁铁在轴向方向上相对的磁铁。其中，所述中心转轴通过轴承固定装置设置在所述固定底盘上。其中，所述中心转轴贯穿所述固定底盘和所述轴承固定装置，所述中心转轴的一端与所述风杯结构连接，所述中心转轴的另一端固定在所述转动圆盘的中心区域。其中，所述悬臂梁设置在所述固定底盘上。其中，所述光纤光栅应变传感器焊接在所述悬臂梁上。其中，所述风杯结构为三杯式风杯结构。其中，所述风杯结构的风杯为半圆式。其中，所述风杯结构的材料为铝。其中，所述转动圆盘的材料为铝。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术所提供的光纤无源式风速测量装置具有如下有益效果：1、本专利技术的光纤无源式风速测量装置，采用在转动圆盘和悬臂梁结构对应位置设置磁铁的方法，利用非接触的磁力作用将风速量化为一个周期性变化的应力。该设计一方面可以减少硬性连接装置长期工作对装置带来的磨损，另一方面通过对应变频率的检测能够消除温度变化对测量结果的影响，极大的提高了风速测量的精确度和可靠性；2、本专利技术的光纤无源式风速测量装置，采用半圆式的风杯，该结构可以增大受风面积，增大受风力度，有效提高启动风速；采用无磁的铝材料制的转动圆盘，避免磁性的干扰给装置带来的性能劣变；采用轴承固定中心转轴的方式，可以消除中心转轴与固定结构的摩擦，降低装置的启动风速，消除因摩擦给装置零部件带来的损害，从而改善装置的性能，保证装置的灵活性和实用性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的光纤无源式风速测量装置的结构示意图；图中，1：风杯结构；2：轴承固定结构；3：中心转轴；4：底盘；5：转动圆盘；6：磁铁；7：悬臂梁；8：光纤光栅应变传感器。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。以上仅为本专利技术的优选实施例，并非因此限制本专利技术的专利范围，凡是利用本专利技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本专利技术的专利保护范围内。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本专利技术提供一种光纤无源式风速测量装置，用于解决现有光纤光栅风速测量装置存在的磨损、老化的问题，避免温度的变化对降低风速测量的精确度和可靠性的影响。如图1所示，本专利技术实施例中提供一种光纤无源式风速测量装置，包括固定底盘4、风杯结构1以及光纤光栅应变传感器8；固定底盘4上设有能够相对固定底盘4转动的中心转轴3，中心转轴3上连接有风杯结构1和转动圆盘5，转动圆盘5上设有磁铁；光纤光栅应变传感器8设置在悬臂梁7的悬臂上，悬臂梁7的自由端设有能够与转动圆盘5的磁铁在轴向方向上相对的磁铁。在风吹动风杯结构1带动中心转轴3转动时，与中心转轴3固定连接的转动圆盘5也随之转动，设置在转动圆盘5上的磁铁与悬臂梁7自由端的磁铁能够在某一时刻在轴向方向相互对应从而相互作用，产生非接触的磁力作用，悬臂梁7上的光纤光栅应变传感器8受到力的作用，从而改变光纤光栅的中心波长，在风带动转动圆盘5转动过程中，通过检测单位时间内应变波形的峰值的数量即可得到应变频率，再根据应变和风速之间的关系推导出实时风速。本专利技术采用在转动圆盘5和悬臂梁7上的对应位置设置磁铁，能够利用非接触的磁力作用巧妙的将风速量化为一个周期性变化的应力。通过检测应力变化的频率(单位时间内应变波形的峰值的数量)测得最终实时风速，该设计一方面能够减少硬性连接装置长时间工作对装置带来的磨损，另一方面通过对应变频率的检测消除了温度变化对测量结果的影响，能够提高风速测量的精确度和可靠性。可以理解的是，本实施例中的光纤光栅应变传感器8为光纤布拉格光栅(FiberBraggGrating简称FBG)应变传感器。本专利技术利用的光纤光栅应变传感器具有可实现无源化操作、可抗强电和强磁干扰、体积小、质量轻、抗腐蚀和耐高温等特点。本实施例中，中心转轴3通过轴承固定装置2设置在固定底盘4上。中心转轴3贯穿固定底盘4和轴承固定装置2，轴承固定装置2连接在固定底盘4的底部，由此中心转轴3可通过轴承固定装置2设置在固定底盘4上。该采用轴承固定中心转轴3的方式，能够消除中心转轴3与固定结构的摩擦，极大的降低装置的启动风速，而且能够消除因摩擦给装置零部件带来的损害，从而改善装置的性能，保证装置的灵活性和实用性。本实施例中，中心转轴3的底端与风杯结构1连接，中心转轴3的顶端固定在转动圆盘5的中心区域。转动圆盘的底部设置磁铁，悬臂梁7设置在固定底盘4的靠近边缘处，悬臂梁7自由端的上方设置磁铁，并使得两处的磁铁能够与在轴向方向上相对应。本实施例中，悬臂梁7的悬臂的上表面焊接有光纤光栅应变传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤无源式风速测量装置，其特征在于，包括固定底盘、风杯结构以及光纤光栅应变传感器；所述固定底盘上设有能够相对所述固定底盘转动的中心转轴，所述中心转轴上连接有所述风杯结构和转动圆盘，所述转动圆盘上设有磁铁；所述光纤光栅应变传感器设置在悬臂梁的悬臂上，所述悬臂梁的自由端设有能够与所述转动圆盘的磁铁在轴向方向上相对的磁铁。

【技术特征摘要】
1.一种光纤无源式风速测量装置，其特征在于，包括固定底盘、风杯结构以及光纤光栅应变传感器；所述固定底盘上设有能够相对所述固定底盘转动的中心转轴，所述中心转轴上连接有所述风杯结构和转动圆盘，所述转动圆盘上设有磁铁；所述光纤光栅应变传感器设置在悬臂梁的悬臂上，所述悬臂梁的自由端设有能够与所述转动圆盘的磁铁在轴向方向上相对的磁铁。2.根据权利要求1所述的光纤无源式风速测量装置，其特征在于，所述中心转轴通过轴承固定装置设置在所述固定底盘上。3.根据权利要求2所述的光纤无源式风速测量装置，其特征在于，所述中心转轴贯穿所述固定底盘和所述轴承固定装置，所述中心转轴的一端与所述风杯结构连接，所述中心转轴的另一端固定在所述转动圆盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：李路明，张治国，朱倩，刘赐麟，孙元顺，黄世信，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网江西省电力公司信息通信分公司，北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11