一种风沙环境下风速风向仪的校准方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风沙环境下风速风向仪的校准方法及装置，通过在风机上安装两个传感器，主传感器负责测量风速和风向，辅助传感器负责测量风带沙粒对主传感器的影响；同时，辅助传感器配备保护屏风和安装支架，从而有效阻挡大部分风力，允许沙粒撞击压力传感器；此外，本发明专利技术对辅助传感器对主传感器的校准算法进行了设计，从而提高了风速风向仪适应于恶劣风沙环境的测量准确度和可靠性，为风机运行和控制提供了可靠数据支持，提高风速风向仪的测量精度和可靠性，增强风机在恶劣风沙环境下的适应能力，降低风机维护成本，并提高风电场的发电效率风电场运营商能够更加准确地监测风速和风向，优化风机的控制策略，实现更高的发电效率和经济效益

【技术实现步骤摘要】
一种风沙环境下风速风向仪的校准方法及装置


[0001]本专利技术涉及风速风向仪的校准
，具体为一种风沙环境下风速风向仪的校准方法及装置
。

技术介绍

[0002]在风沙环境下，除了风力外，风中携带的沙粒会对传感器施加额外的力，这会被仪器误读为更强的风力，从而导致风速的测量值偏高
。
在这样的环境下，测量误差主要取决于以下两个因素：
1.
沙粒的质量：沙粒的质量越大，对传感器所施加的力就越大，进而可能导致更大的测量误差
。2.
沙粒的数量：风中携带沙粒的数量越多，可能引起的误读就越严重
。
所有这些因素都可能使风速风向仪误读风力，导致风速测量值偏高
。
[0003]因此，面对风沙环境下的应用，风速风向仪需要采取设计一种面向风沙环境下的风速风向仪校准方法和技术，以确保测量结果的准确性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种风沙环境下风速风向仪的校准方法及装置，以克服现有技术中风中携带的沙粒会对传感器施加额外的力，这会被仪器误读为更强的风力，从而导致风速的测量值偏高的问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种风沙环境下风速风向仪的校准方法，包括：
[0007]获取原始风速和沙粒撞击产生的压力变化；
[0008]根据原始风速和沙粒撞击产生的压力变化计算风压；
[0009]根据风压和沙粒撞击产生的压力变化进行风压校准，获得校准后的风压；
[0010]根据校准后的风压计算出校准后的风速
。
[0011]优选地，风压的计算公式为：
[0012]P0
＝
0.5*
ρ
*V0^2
[0013]其中
ρ
是空气密度，
Vo
是原始风速
。
[0014]优选地，校准后的风速根据伯努利方程计算得出，计算公式为：
[0015][0016]其中，
ρ
是空气密度，
P
是校准后风压
。
[0017]优选地，沙粒撞击产生的压力变化采用辅助传感器测量，所述辅助传感器包括沙粒检测芯片
、
信号处理单元
、
校准单元和数据输出接口，所述沙粒检测芯片用于检测沙粒撞击压力，将撞击压力转换为电信号，并将电信号传输给信号处理单元，所述信号处理单元用于处理电信号并将处理后的压力信号传输给校准单元，校准单元对处理后的电信号进行校准，最后将校准后的电信号经过数据输出接口输出
。
[0018]优选地，沙粒检测芯片上集成有压力传感器，所述压力传感器采用
MEMS
压力传感器芯片
。
[0019]一种风沙环境下风速风向仪的校准装置，基于上述方法，包括设置在机舱上的主传感器和辅助单元，所述辅助单元外部设置有保护单元，所述辅助传感器用于获取沙粒撞击产生的压力变化数据，所述主传感器用于测试原始风速数据，所述辅助单元和主传感器上接有中央数据处理单元，所述中央数据处理单元用于数据校准
。
[0020]优选地，辅助单元采用辅助传感器
(4)
，所述辅助传感器
(4)
通过支架
(3)
固定在机舱
(2)
上方
。
[0021]优选地，支架
(3)
与机舱
(2)
之间的角度为
30
‑
45
°
。
[0022]优选地，保护单元上设置为中空圆柱体，所述圆柱体上设置有多个均匀分布的孔洞，所述多个孔洞之间的间距为
2mm
，所述孔洞的直径为
1mm。
[0023]优选地，主传感器采用风杯式风速仪
。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种风沙环境下风速风向仪的校准方法及装置，在风机上安装两个传感器，风速风向仪负责测量风速，另一个传感器辅助传感器负责测量风带沙粒对主传感器的影响，并为辅助传感器设计了保护屏风和安装支架，通过辅助传感器的校准，提高风速风向仪的风速测量值准确度和可靠性，最后中央数据处理单元根据辅助传感器和风速风向仪上的测试数据进行校准，确保测量结果的准确性
。
附图说明
[0025]图1为一种风沙环境下风速风向仪的校准装置示意图；
[0026]图2为屏风网格示意图；
[0027]图3为安装支架示意图；
[0028]图4为一种风沙环境下风速风向仪的校准装置设计过程示意图；
[0029]图中，1‑
风机塔，2‑
机舱，3‑
安装支架，4‑
辅助传感器，5‑
保护屏风，6‑
风速风向仪
。
具体实施方式
[0030]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计
。
[0031]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0032]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释
。
[0033]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位
、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的
限制
。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性
。
[0034]此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜
。
如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜
。
[0035]在本专利技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种风沙环境下风速风向仪的校准方法，其特征在于，包括：获取原始风速和沙粒撞击产生的压力变化；根据原始风速和沙粒撞击产生的压力变化计算风压；根据风压和沙粒撞击产生的压力变化进行风压校准，获得校准后的风压；根据校准后的风压计算出校准后的风速
。2.
根据权利要求1所述的一种风沙环境下风速风向仪的校准方法，其特征在于，所述风压的计算公式为：
P
o
＝
0.5*
ρ
*Vo^2
其中
ρ
是空气密度，
Vo
是原始风速
。3.
根据权利要求1所述的一种风沙环境下风速风向仪的校准方法，其特征在于，所述校准后的风速根据伯努利方程计算得出，计算公式为：其中，
ρ
是空气密度，
P
是校准后风压
。4.
根据权利要求1所述的一种风沙环境下风速风向仪的校准方法，其特征在于，所述沙粒撞击产生的压力变化采用辅助传感器测量，所述辅助传感器包括沙粒检测芯片
、
信号处理单元
、
校准单元和数据输出接口，所述沙粒检测芯片用于检测沙粒撞击压力，将撞击压力转换为电信号，并将电信号传输给信号处理单元，所述信号处理单元用于处理电信号并将处理后的压力信号传输给校准单元，校准单元对处理后的电信号进行校准，最后将校准后的电信号经过数据输出接口输出
。5.
根据权利要求4所述的一种风沙环境下风速风向仪的校准方法，其特征在于，所述沙粒检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫赟，沙德生，李芊，刘兴伟，张庆，周利鹏，吴国民，徐海涛，石永利，高开峰，刘俊，戴琳楠，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：