超声波风速测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术是关于一种超声波风速测量装置，包含一座体与至少一测量单元，该座体包含至少一通风空间，该至少一测量单元对应设置在该至少一通风空间，且包含多超声波感测件与一超声波发射件，该多超声波感测件围绕一中心点，各该超声波感测件包含多微机电换能器，该超声波发射件的位置对应于该中心点，且包含多微机电换能器；该超声波发射件的微机电换能器与各该超声波感测件的微机电换能器具有相同的结构。

Ultrasound Wind Velocity Measuring Device

The invention relates to an ultrasonic wind speed measuring device, which comprises a body and at least a measuring unit. The body contains at least one ventilation space. The at least one measuring unit is correspondingly arranged in the ventilation space, and includes a multi-ultrasonic sensor and an ultrasonic transmitter. The multi-ultrasonic sensor surrounds a central point, and each of the ultrasonic sensors includes a multi-microelectromechanical exchange. The position of the ultrasonic transmitter corresponds to the center point and contains multiple micro-electro-mechanical transducers. The micro-electro-mechanical transducer of the ultrasonic transmitter has the same structure as the micro-electro-mechanical transducer of the ultrasonic sensor.

【技术实现步骤摘要】
超声波风速测量装置
本专利技术是有关一种测量装置，特别是指超声波风速测量装置。
技术介绍
风速计是用来测量风速的装置，现有风速计包含扇叶型风速计，其结构主要包含一可转动的扇叶，该扇叶被风吹动而转动，通过测量该扇叶的转速，即可供推算一风速。市面上亦有超声波风速计，利用超声波换能器之间的声波飞行时间(timeofflight,TOF)来测量风速，超声波风速计优点是分辨率高，并可测量1维度(dimension)，2维度或3维度的风速，其超声波换能器之间距离通常为10～20公分。将风速计的体积微型化，可让风速计的应用层面更为广泛，但是现有风速计在体积微型化的过程中遭受瓶颈。举例来说，现有扇叶型风速计的扇叶需具备一定受风面积，才可有效地被风吹动而转动，此外，为了供该扇叶转动，是将该扇叶枢接在一座体，并需提供可让扇叶转动的空间。如此一来，扇叶与座体皆占据一定体积，导致微型化的效果受到限制。而现有超声波风速计并非使用半导体或微机电制程制作，导致在尺寸尚无法有效的微型化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的是提供一种超声波风速测量装置，具有微机电技术制造的结构，达到体积微型化的功效。本专利技术超声波风速测量装置的特征在于，包含：一座体，包含至少一通风空间；以及至少一测量单元，对应设置在该至少一通风空间，包含：多超声波感测件，围绕一中心点，各该超声波感测件包含多微机电换能器；以及一超声波发射件，其位置对应于该中心点，该超声波发射件包含多微机电换能器；该超声波发射件的微机电换能器与各该超声波感测件的微机电换能器具有相同的结构。如前所述的超声波风速测量装置，该至少一通风空间为一通风空间，该至少一测量单元为一测量单元；该座体包含：一基座，具有一设置面；以及一反射板，与该基座形成相对设置，而与该基座之间形成该通风空间，该反射板具有一反射面，该反射面面对该基座的设置面；该多超声波感测件与该超声波发射件设置在该基座的设置面，且该超声波发射件位于该多超声波感测件的中间。如前所述的超声波风速测量装置，该至少一通风空间包含三个通风空间，该至少一测量单元包含三个测量单元，该三个测量单元分别设置在该三个通风空间；该座体包含：一基座，具有三个设置面，该三个设置面彼此垂直而面向不同方向；以及三个反射板，分别与该基座的该三个设置面形成相对设置，而分别与该基座之间形成该三个通风空间，各该反射板具有一反射面，该反射面面对各该设置面；于各该测量单元中，该多超声波感测件与该超声波发射件设置在该基座的各该设置面，且该超声波发射件位于该多超声波感测件的中间。如前所述的超声波风速测量装置，该至少一通风空间为一通风空间，该至少一测量单元为一测量单元；该座体包含：一第一基座，包含一第一设置面与相对于该第一设置面的一第一弧凸面；一第二基座，与该第一基座形成相对设置，而与该第一基座之间形成该通风空间，该第二基座包含一第二设置面与相对于该第二设置面的一第二弧凸面，该第二设置面面对该第一设置面；该多超声波感测件设置在该第一基座的第一设置面；该超声波发射件设置在该第二基座的第二设置面，且对应于该多超声波感测件的中间。如前所述的超声波风速测量装置，各该微机电换能器是压电式换能器。如前所述的超声波风速测量装置，各该微机电换能器是电容式换能器，所述电容式换能器包含：一下电极层，设置于该座体；一边墙，设置于该座体；一可振荡膜，设置于该边墙，该下电极层、该边墙与该可振荡膜之间形成一空间；以及一上电极层，设置于该可振荡膜的顶面。如前所述的超声波风速测量装置，各该超声波感测件的微机电换能器排列成扇形结构，该超声波发射件的微机电换能器排列成圆形结构。如前所述的超声波风速测量装置，各该超声波感测件的微机电换能器排列成方形结构，该超声波发射件的微机电换能器排列成圆形结构。如前所述的超声波风速测量装置，各该超声波感测件的微机电换能器排列成方形结构，该超声波发射件的微机电换能器排列成方形结构。如前所述的超声波风速测量装置，各该超声波感测件的微机电换能器排列成四分之一圆形结构，该超声波发射件的微机电换能器排列成圆形结构。本专利技术采用微机电技术制造，例如本专利技术可将超声波感测件与超声波发射件之间的距离缩小至1公分以下，故大幅减少体积，让本专利技术超声波风速测量装置的体积微型化，而具有小尺寸、重量轻、价格低的优势，可大量应用在气候监视与环境监视，本专利技术应用范围广泛，举例来说，本专利技术可应用在天气预测或环境监控，例如在当地即时测量台风、瞬间强风、沙尘暴或辅助空气中悬浮微粒(例如PM2.5)的监测及趋势预测；本专利技术可应用在风力发电厂的风况测量；本专利技术可应用在通风设备、暖气设备或空调设备等。附图说明图1：本专利技术超声波风速测量装置的第一实施例的立体外观示意图。图2：本专利技术超声波风速测量装置的第一实施例的平面示意图。图3：图1的A-A剖面示意图。图4：本专利技术超声波风速测量装置的第二实施例的剖面示意图。图5：本专利技术超声波风速测量装置的第三实施例的剖面示意图。图6：本专利技术超声波风速测量装置的微机电换能器的平面示意图。图7：本专利技术超声波风速测量装置的第四实施例的平面示意图。图8：本专利技术超声波风速测量装置的第五实施例的立体外观示意图。图9：本专利技术超声波风速测量装置的第五实施例的平面示意图。图10：图8的B-B剖面示意图。图11：图8的C-C剖面示意图。图12：本专利技术超声波风速测量装置与风的示意图。图13：本专利技术每一个超声波感测件利用飞行时间法在各角度的测量结果。图14：本专利技术中每一个超声波感测件利用振幅法在各角度的测量结果。图15：本专利技术超声波风速测量装置利用飞行时间法在各角度的测量结果。图16：本专利技术超声波风速测量装置利用振幅法在各角度的测量结果。图17：本专利技术超声波风速测量装置的飞行时间法风速测量值与实际风速的关系图。图18：本专利技术超声波风速测量装置的振幅法振幅测量值与实际风速的关系图。附图标记说明：10座体100通风空间11基座110设置面12反射板120反射面13支撑柱14第一基座141第一设置面142第一弧凸面15第二基座151第二设置面152第二弧凸面16支撑柱20测量单元200中心点21超声波感测件210微机电换能器211第一超声波感测件212第二超声波感测件213第三超声波感测件214第四超声波感测件22超声波发射件220微机电换能器30微机电换能器300空间31下电极层32边墙33可振荡膜34上电极层40风。具体实施方式以下配合附图及本专利技术的较佳实施例，进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段。请参考图1至图3，本专利技术超声波风速测量装置包含一座体10与至少一测量单元20，该座体10包含至少一通风空间100，该至少一测量单元20对应设置在该至少一通风空间100且包含多超声波感测件21与一超声波发射件22，该多超声波感测件21围绕一中心点200，各该超声波感测件21包含多微机电换能器210，该超声波发射件22的位置对应于该中心点200，该超声波发射件22包含多微机电换能器220。在本专利技术的第一实施例中，该至少一通风空间100为单一个通风空间100，该至少一测量单元20为单一个测量单元20，该测量单元20对应设置在该通风空间100。该座体10包含一基座11、一反射板12与多支撑柱13，该基座11具有一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波风速测量装置，其特征在于，包含：一座体，包含至少一通风空间；以及至少一测量单元，对应设置在该至少一通风空间，包含：多超声波感测件，围绕一中心点，各该超声波感测件包含多微机电换能器；以及一超声波发射件，其位置对应于该中心点，该超声波发射件包含多微机电换能器；该超声波发射件的微机电换能器与各该超声波感测件的微机电换能器具有相同的结构。

【技术特征摘要】
1.一种超声波风速测量装置，其特征在于，包含：一座体，包含至少一通风空间；以及至少一测量单元，对应设置在该至少一通风空间，包含：多超声波感测件，围绕一中心点，各该超声波感测件包含多微机电换能器；以及一超声波发射件，其位置对应于该中心点，该超声波发射件包含多微机电换能器；该超声波发射件的微机电换能器与各该超声波感测件的微机电换能器具有相同的结构。2.根据权利要求1所述的超声波风速测量装置，其特征在于，该至少一通风空间为一通风空间，该至少一测量单元为一测量单元；该座体包含：一基座，具有一设置面；以及一反射板，与该基座形成相对设置，而与该基座之间形成该通风空间，该反射板具有一反射面，该反射面面对该基座的设置面；该多超声波感测件与该超声波发射件设置在该基座的设置面，且该超声波发射件位于该多超声波感测件的中间。3.根据权利要求1所述的超声波风速测量装置，其特征在于，该至少一通风空间包含三个通风空间，该至少一测量单元包含三个测量单元，该三个测量单元分别设置在该三个通风空间；该座体包含：一基座，具有三个设置面，该三个设置面彼此垂直而面向不同方向；以及三个反射板，分别与该基座的该三个设置面形成相对设置，而分别与该基座之间形成该三个通风空间，各该反射板具有一反射面，该反射面面对各该设置面；于各该测量单元中，该多超声波感测件与该超声波发射件设置在该基座的各该设置面，且该超声波发射件位于该多超声波感测件的中间。4.根据权利要求1所述的超声波风速测量装置，其特征在于，该至少一通风空间为一通风空间，该至少一测量单元为一测量单元；该座体包含：...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞大成，
申请(专利权)人：高雄应用科技大学，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71