传感器及利用该传感器测量风速风向的方法技术

本发明专利技术公开一种传感器及利用该传感器测量风速风向的方法。该传感器包括：传感器本体，设于所述传感器本体上的第一风洞、与所述第一风洞呈正交设置的第二风洞，设于所述第一风洞内测量第一风向和与所述第一风向相反的第三风向的第一风敏器件，以及设于所述第二风洞内测量第二风向和与所述第二风向相反的第四风向的第二风敏器件，其中所述第一风洞的洞口直径自所述第一风敏器件所在位置向所述第一风洞的两端逐渐增大，所述第二风洞的洞口直径自所述第二风敏器件所在位置向所述第二风洞的两端逐渐增大。本发明专利技术的传感器及利用该传感器测量风速风向的方法具有结构简单，体积小以及测量准确的优点。

The Sensor and the Method of Measuring Wind Speed and Direction with the Sensor

The invention discloses a sensor and a method for measuring wind speed and direction by using the sensor. The sensor includes a sensor body, a first wind tunnel on the sensor body, a second wind tunnel orthogonal to the first wind tunnel, a first wind sensor for measuring the first wind direction and a third wind direction opposite to the first wind direction in the first wind tunnel, and a second wind tunnel for measuring the first wind direction. A second wind sensor with a second wind direction and a fourth wind direction opposite to the second wind direction, wherein the diameter of the opening of the first wind tunnel increases gradually from the location of the first wind sensor to the two ends of the first wind tunnel, and the diameter of the opening of the second wind tunnel is from the location of the second wind sensor to the second wind tunnel. The ends gradually increase. The sensor of the invention and the method of measuring wind speed and direction by using the sensor have the advantages of simple structure, small volume and accurate measurement.

【技术实现步骤摘要】
传感器及利用该传感器测量风速风向的方法
本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种传感器及利用该传感器测量风速风向的方法。
技术介绍
风速传感器是可连续监测风速大小，并能够对所处位置的风速进行实时显示的重要器件。该传感器广泛应用在矿山、电力、烟草、医药等需要实时监测风速的领域。风速传感器的类型与性能直接影响系统风量的检测和控制质量。风速传感器品种繁多，最常用的是皮托管式风速传感器、超声波涡旋式风速传感器、螺旋桨风速传感器和热线、热膜式风速传感器等。现有技术中的风杯和风向标结构采用风向标感应环境的风向，体积较大，一般在数十厘米以上，设有机械转动结构，携带不方便，风向标容易损坏，而且精度越用越差。最近的新出现的热敏式风速风向传感器和超声波风速风向传感器以及光电风向风速传感器等，虽然体积变小，但是结构复杂，造价成本高，稳定性不强，容易受到环境干扰。有鉴于此，有必要提供一种新的传感器，并提供利用该传感器测量风速风向的方法以解决现有技术中存在的上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术正是基于以上一个或多个问题，提供一种传感器及利用该传感器测量风速风向的方法，用以解决现有技术中的传感器存在结构复杂、体积大、产品成本高昂等技术问题。本专利技术提供的传感器，包括：传感器本体，设于所述传感器本体上的第一风洞、与所述第一风洞呈正交设置的第二风洞，设于所述第一风洞内测量第一风向和与所述第一风向相反的第三风向的第一风敏器件，以及设于所述第二风洞内测量第二风向和与所述第二风向相反的第四风向的第二风敏器件，其中所述第一风洞的洞口直径自所述第一风敏器件所在位置向所述第一风洞的两端逐渐增大，所述第二风洞的洞口直径自所述第二风敏器件所在位置向所述第二风洞的两端逐渐增大。优选地，所述第一风敏器件为压电薄膜传感器，所述第二风敏器件为压电薄膜传感器。优选地，所述第一风敏器件与所述第二风敏器件分别镶嵌安装在对应的所述第一风洞和所述第二风洞。优选地，所述传感器还包括：处理电路板，所述处理电路板置于所述传感器本体内，位于所述第一风洞一侧或者所述第二风洞一侧。优选地，所述传感器进一步包括：信号输出接口，输出所述传感器测量风向、风速的数据。优选地，所述信号输出接口输出的信号包括以下至少一种：ttl电平信号、spi信号和PWM信号。本专利技术还提供一种利用传感器测量风速风向的方法，所述传感器至少包括：传感器本体，设于所述传感器本体上的第一风洞、与所述第一风洞呈正交设置的第二风洞，设于所述第一风洞内测量第一风向和与所述第一风向相反的第三风向的第一风敏器件，以及设于所述第二风洞内测量第二风向和与所述第二风向相反的第四风向的第二风敏器件，其中所述第一风洞的洞口直径自所述第一风敏器件所在位置向所述第一风洞的两端逐渐增大，所述第二风洞的洞口直径自所述第二风敏器件所在位置向所述第二风洞的两端逐渐增大，所述方法包括以下步骤：S10获取所述第一风敏器件测得的电动势方向和数值；S20获取所述第二风敏器件测得的电动势方向和数值；S30判断风向是否仅为所述第一风向、第二风向、第三风向或者第四风向之一；S40若是，则直接取所述第一风敏器件的数值或所述第二风敏器件的数值，计算第一风速；S50若否，则比较所述第一风敏器件测得的数值与所述第二风敏器件测得的数值，计算当前风向和第二风速；S60对所述第一风速或所述第二风速校正后输出。优选地，所述方法在步骤S20与S30之间还包括：S70对所述第一风敏器件测得的数值和所述第二风敏器件测得的数值进行放大。本专利技术提供一种利用传感器测量风速风向的方法，所述传感器为前述的传感器，所述方法包括以下步骤：S10获取所述第一风敏器件测得的电动势方向和数值；S20获取所述第二风敏器件测得的电动势方向和数值；S30判断风向是否仅为所述第一风向、第二风向、第三风向或者第四风向之一；S40若是，则直接取所述第一风敏器件的数值或所述第二风敏器件的数值，计算第一风速；S50若否，则比较所述第一风敏器件测得的数值与所述第二风敏器件测得的数值，计算当前风向和第二风速；S60对所述第一风速或所述第二风速校正后输出。优选地，所述方法在步骤S20与S30之间还包括：S70对所述第一风敏器件测得的数值和所述第二风敏器件测得的数值进行放大。优选地，步骤S50具体包括：S51滤除噪声，在预定时间内重复读取数值；S52依据读取数值的次数及各次的矢量值，获取矢量平均值，然后从所述矢量平均值中从分离出可投影到所述第一风向、第二风向、第三风向、第四风向构成的正交坐标轴上的第一矢量值和第二矢量值；S53依据所述第一矢量值的方向和所述第二矢量值的方向判断出当前风向；S54依据所述第一矢量值的大小和所述第二矢量值的大小，通过比例运算，获得所述第一矢量值与所述第二矢量值的比值，然后依据所述比值进行度数转换得出当前风向的风向角度值；S55依据所述比值，获取作为所述第二风速的风速数据值。优选地，步骤S60包括：S61对所述风速数据值进行校正；S62将校正后的所述风速数据值进行编码；S63输出所述风速数据值。本专利技术的传感器及利用该传感器测量风速风向的方法，不仅传感器的结构简单、体积小巧、成本低廉，便于安装，不易损坏，没有复杂的制造工艺和调试环节，无需机械转动结构，不存在机械磨损误差，使用寿命长；而且传感器的灵敏度高，能正交测量风向，不受环境变化影响，能实时准确获得风速风向数据，可测量范围大。附图说明图1是本专利技术实施方式一的传感器的结构示意图。图2是图1的传感器的C-C截面结构示意图。图3是图2的传感器的E-E截面结构示意图。图4是本专利技术传感器的电路结构示意图。图5是本专利技术的传感器处于工作状态时的示意图。图6是本专利技术实施方式二的利用传感器测量风速风向的方法流程示意图。图7是图4中步骤S50的详细流程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。需要说明的是，如果不冲突，本专利技术实施例以及实施例中的各个特征可以相互结合，均在本专利技术的保护范围之内。实施方式一请参见图1至图5，本专利技术提供的传感器，应用于气象测量、家庭气象站、气象站、矿产、智能家居、户外作业、农业生产、工业检测、石油化工以及电力电子等领域。该传感器包括：传感器本体100，设于所述传感器本体上的第一风洞110、与所述第一风洞110呈正交设置的第二风洞120，设于所述第一风洞110内测量第一风向110和与所述第一风向110相反的第三风向的第一风敏器件111，以及设于所述第二风洞内测量第二风向和与所述第二风向相反的第四风向的第二风敏器件121，其中所述第一风洞110的洞口直径自所述第一风敏器件111所在位置向所述第一风洞111的两端逐渐增大，所述第二风洞120的洞口直径自所述第二风敏器件121所在位置向所述第二风洞120的两端逐渐增大。较佳地，传感器本体100由铝合金或者ABS工程塑料制成，压铸注塑成本低廉，加工工艺要求低，传感器本体内设有线路通道和电路容置腔体，分别用来走线和容置电路。本专利技术的传感器，不仅传感器的结构简单、体积小巧、成本低廉，便于安装，不易损坏，没有复杂的制造工艺和调试环节，无需机械转动结构，不存在机械磨损误差，使用寿命长；而且传感器的灵敏度高，能正交测量风向，不受环境变化影响，能实时准确获得风速风向数据，可测量范围大。进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器，其特征在于，所述传感器包括：传感器本体，设于所述传感器本体上的第一风洞、与所述第一风洞呈正交设置的第二风洞，设于所述第一风洞内测量第一风向和与所述第一风向相反的第三风向的第一风敏器件，以及设于所述第二风洞内测量第二风向和与所述第二风向相反的第四风向的第二风敏器件，其中所述第一风洞的洞口直径自所述第一风敏器件所在位置向所述第一风洞的两端逐渐增大，所述第二风洞的洞口直径自所述第二风敏器件所在位置向所述第二风洞的两端逐渐增大。

【技术特征摘要】
1.一种传感器，其特征在于，所述传感器包括：传感器本体，设于所述传感器本体上的第一风洞、与所述第一风洞呈正交设置的第二风洞，设于所述第一风洞内测量第一风向和与所述第一风向相反的第三风向的第一风敏器件，以及设于所述第二风洞内测量第二风向和与所述第二风向相反的第四风向的第二风敏器件，其中所述第一风洞的洞口直径自所述第一风敏器件所在位置向所述第一风洞的两端逐渐增大，所述第二风洞的洞口直径自所述第二风敏器件所在位置向所述第二风洞的两端逐渐增大。2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述第一风敏器件为压电薄膜传感器，所述第二风敏器件为压电薄膜传感器。3.如权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述第一风敏器件与所述第二风敏器件分别镶嵌安装在对应的所述第一风洞和所述第二风洞。4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括：处理电路板，所述处理电路板置于所述传感器本体内，位于所述第一风洞一侧或者所述第二风洞一侧。5.如权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述传感器进一步包括：信号输出接口，输出所述传感器测量风向、风速的数据。6.如权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述信号输出接口输出的信号包括以下至少一种：ttl电平信号、spi信号和PWM信号。7.一种利用传感器测量风速风向的方法，其特征在于，所述传感器为权利要求1至6任一项所述的传感器，所述方法包括以下步骤：S10获取所述第一风敏器件测得的电动势方向和数值；S20获取所述第二风敏器件测得的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾环龙，曾仁龙，宋光，
申请(专利权)人：深圳木瓦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44