本发明专利技术涉及一种气流参数测量装置和方法，包括：处理器、作为中心的超声波发射头和至少3个呈环形排布且环绕所述中心的具有接收超声波功能的接收端；一方面，通过采用具有接收超声波功能的接收端，接收端对微弱气流如微风等反应灵敏，能够用于对微风和大风范围内的气流参数的测量，测量范围大，且测量精度精高，并能在环境低温、雨雪天气环境下进行测量，另一方面，采用具有接收超声波功能的接收端如硅麦等，还能极大降低成本和体积，因此，本发明专利技术的一种气流参数测量装置，在保证测量精度和测量范围的情况下，极大降低了成本和体积。极大降低了成本和体积。极大降低了成本和体积。
【技术实现步骤摘要】
一种气流参数测量装置和方法
[0001]本专利技术涉及气流参数测量
，尤其涉及一种气流参数测量装置和方法。
技术介绍
[0002]风速风向仪在气象、民航、公路、农业和新能源领域都发挥着重要的作用，目前，常用的风速风向仪包括风杯风速仪和超声风速仪，具体地：
[0003]1)风杯风速仪：作为一种机械式的风速风向仪，主要通过风力带动叶轮转动获得风速，具体地：将风杯风速仪的叶轮转动的角速度或叶轮的转数转化为脉冲电信号，并以此测算出风速，风杯风速仪成本较低，但因为有活动结构件如叶轮等容易出现老化故障，导致寿命较短，且因为风速风向仪主要应用于户有风环境，而当外在环境低温、雨雪天气环境下还可能因结冰卡死；且风杯风速仪作为一种机械式的风速风向仪，由于受到结构的限制，导致对微风响应不灵敏，不能准确测出微风的风速，但如果改进结构，使其灵敏，更容易在大风时损坏，因此，风杯风速仪只能在较低端应用场景如对测量精度要求不高的应用场景等使用；
[0004]2)超声风速仪：基于时差法的超声测风仪大多采用分时原则，一般为正十字等距排列，即两对超声波传感器即超声波探头轮流发送和接收信号，分别测量一个平面x轴方向和y轴方向的风速数据，通过时差法计算出实际的风速和风向。整个测量过程中，收发切换次数多，且采样次数多，虽然测试精度相较于风杯风速仪高，但4个超声波传感器的价格较高，比风杯风速仪的售价普遍高出10倍左右，且体积较大；
[0005]还有一种基于反射式的超声测风仪，包括一个一体化收发传感器(可接收信号，也可发送信号)，以及排列设置的四个超声波接收传感器，使用方波驱动发射一体化收发传感器发送超声波，通过发送、接收时延来判断同一个信号到达不同超声波接收传感器的时间延迟，缺点是对安装结构要求高(如形变等因素)，且成本也较高，体积较大。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种气流参数测量装置和方法。
[0007]本专利技术的一种气流参数测量装置的技术方案如下：
[0008]包括：处理器、作为中心的超声波发射头和至少3个呈环形排布且环绕所述中心的具有接收超声波功能的接收端；
[0009]所述超声波发射头用于同时向每个接收端发射超声波；
[0010]每个接收端用于根据接收到的超声波分别生成电信号，并发送至所述处理器；
[0011]所述处理器用于根据多个电信号得到每个接收端所接收到的超声波的相位差，并利用相位差法计算出包括气流速度和/或气流方向的参数。
[0012]本专利技术的一种气流参数测量装置的有益效果如下：
[0013]一方面，通过采用具有接收超声波功能的接收端，接收端对微弱气流如微风等反
应灵敏，能够用于对微风和大风范围内的气流参数的测量，测量范围大，且测量精度精高，并能在环境低温、雨雪天气环境下进行测量，另一方面，采用具有接收超声波功能的接收端如硅麦等，还能极大降低成本和体积，因此，本专利技术的一种气流参数测量装置，在保证测量精度和测量范围的情况下，极大降低了成本和体积。
[0014]在上述方案的基础上，本专利技术的一种气流参数测量装置还可以做如下改进。
[0015]进一步，所述超声波发射头位于所述至少3个接收端所形成的环形平面的中心法线上。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是：超声波发射头位于至少3个接收端所形成的环形平面的中心法线上，进一步降低利用相位差法计算出包括气流速度和/或气流方向的参数的计算复杂度。
[0017]进一步，所述超声波发射头与所述至少3个接收端均设置在同一个电路板上，还包括：与接收端相对设置的超声波反射板，所述超声波发射头的发射方向朝向所述超声波反射板。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：将超声波发射头与至少3个接收端均设置在同一个电路板上，使本专利技术的一种气流参数测量装置的结构更为紧凑，且还包括与接收端相对设置的超声波反射板，超声波发射头的发射方向朝向超声波反射板，此时超声波发射头发射出的超声波经超声波反射板反射至接收端，增大超声波发射头发射出的超声波至接收端接收超声波之间的行程，进一步提高测量精度。
[0019]进一步，所述处理器和所述超声波发射头之间还连接有用于放大所述超声波发射头的超声波发射功率的功率放大电路。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是：通过功率放大电路提高超声波发射头的超声波发射功率，进而增强超声波发射头发射的超声波的信号强度，提高与室外噪声之间的信噪比，提高测量精度。
[0021]进一步，所述处理器包括DA接口和多个AD接口，所述功率放大电路连接所述DA接口，每个所述接收端连接相应的一个AD接口。
[0022]采用上述进一步方案的有益效果是：便于在增加接收端时，通过连接AD接口即可得到新增加的接收端的电信号，更加灵活方便。
[0023]进一步，每个所述接收端与连接的AD接口之间还连接有高通滤波电路。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是：通过高通滤波电路能将接收端向处理器所发送的电信号中的非超声波低频信号滤除，使处理器处理接收到的电信号更加简洁方便，并可以调节放大倍数，增加信噪比。
[0025]进一步，所述接收端为硅麦或超声波探头。
[0026]采用上述进一步方案的有益效果是：当接收端为硅麦时，更有利于降低成本。
[0027]进一步，所述硅麦为底部进声型。
[0028]采用上述进一步方案的有益效果是：从结构上更好约束进声方向，减小其他方向干扰。
[0029]本专利技术的一种气流参数测量方法的技术方案如下：采用上述任一项所述的一种气流参数测量装置，包括：
[0030]气流参数测量装置的超声波发射头同时向每个接收端发射超声波；
[0031]每个接收端根据接收到的超声波分别生成电信号，并发送至处理器；
[0032]所述处理器根据多个电信号得到每个接收端所接收到的超声波的相位差，并利用相位差法计算出包括气流速度和/或气流方向的参数。
[0033]本专利技术的一种气流参数测量方法的有益效果如下：
[0034]本专利技术的一种气流参数测量装置，一方面，通过采用具有接收超声波功能的接收端，接收端对微弱气流如微风等反应灵敏，能够用于对微风和大风范围内的气流参数的测量，测量范围大，且测量精度精高，并能在环境低温、雨雪天气环境下进行测量，另一方面，采用具有接收超声波功能的接收端，还能极大降低成本和体积，因此，本专利技术的一种气流参数测量方法，采用本专利技术的一种气流参数测量装置，能保证测量精度和测量范围。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术实施例的一种气流参数测量装置的结构示意图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气流参数测量装置，其特征在于，包括：处理器、作为中心的超声波发射头和至少3个呈环形排布且环绕所述中心的具有接收超声波功能的接收端；所述超声波发射头用于同时向每个接收端发射超声波；每个接收端用于根据接收到的超声波分别生成电信号，并发送至所述处理器；所述处理器用于根据多个电信号得到每个接收端所接收到的超声波的相位差，并利用相位差法计算出包括气流速度和/或气流方向的参数。2.根据权利要求1所述的一种气流参数测量装置，其特征在于，所述超声波发射头位于所述至少3个接收端所形成的环形平面的中心法线上。3.根据权利要求1所述的一种气流参数测量装置，其特征在于，所述超声波发射头与所述至少3个接收端均设置在同一个电路板上，还包括：与接收端相对设置的超声波反射板，所述超声波发射头的发射方向朝向所述超声波反射板。4.根据权利要求2或3所述的一种气流参数测量装置，其特征在于，所述处理器和所述超声波发射头之间还连接有用于放大所述超声波发射头的超声波发射功率的功率放大电路...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐志凌，包玉德，孙征，
申请(专利权)人：北京凌阳伟业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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