【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风速监测，尤其是指一种基于力敏电阻的风速监测仪及其风速监测方法。
技术介绍
1、力敏电阻指对受力大小具有敏感特性的电阻，其电阻值会随着受力大小变化而改变。用力敏电阻制成压力传感器，可以将力的量值转换为相关电信号，广泛应用于各种领域，如工业生产、医疗保健、汽车工程、机械制造、航空航天等，碳银合金电阻就是力敏电阻中性能较为突出的一种，其力敏性强、灵敏度高，常被用于制作一维单点压力传感器，碳银合金薄膜也被广泛用于薄膜压力传感器的制作。
2、风速是我们判别外部环境情况的重要指标，测量风速的意义在于为气象学、航空学、海洋学、建筑工程设计、温室管理和农业生产等各个领域提供有关风的认识和应用，通过认识和应对风带来的各种影响，在相关领域做出合理的决策和规划，减少外部环境带来的损失，风速测量有以下几种常见的方法，如转速测量法，该方法操作简单、测量范围广，但误差较大；浓度测温法，该方法操作简单、精度较高，但适用范围小；散热式测风法，其检测精度容易受到复杂环境影响，传感器容易污染和受潮损坏，维修成本较高，不能适用于室外复杂环境中；超声波测风法，超声波必须依靠介质进行传播，容易受到外界复杂环境的干扰，对其传播距离和清晰度带来限制；光学式测风法，仪器贵重且操作复杂。
3、对新能源如风能高效利用是一个热点课题，所以如何通过力敏电阻特性设计一种结构更加简单、精度更高风速监测仪，以便更好利用风能，减少对传统能源依赖，是我们所要解决的问题。
技术实现思路
1、为此，本专利技术所
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于力敏电阻的风速监测仪，包括，
3、铰支座；
4、杠杆，所述杠杆与所述铰支座铰接，且所述铰支座能够沿所述杠杆延伸方向移动且与之铰接设置，所述杠杆的一端设有受风面，所述受风面与所述杠杆平行设置；其中，所述受风面用于接受待测风的作用；
5、集成装置，其包括基于电压表的非平衡惠斯通电桥以及连接在所述非平衡惠斯通电桥上的力敏电阻，所述电压表的两端电性连接数据处理器；当所述待测风作用于所述受风面时，所述杠杆的另一端触碰所述力敏电阻以施加压力，所述力敏电阻被配置为被施加压力后自身的电阻值变化，且所述力敏电阻的电阻值与其所受压力相关；所述数据处理器用于根据所述电压表的电压值确定所述待测风的风速。
6、在本专利技术的一个实施例中，所述杠杆的截面呈十字型结构。
7、在本专利技术的一个实施例中，所述杠杆包括两个连接杆，两个所述连接杆均设有板口槽，所述板口槽沿所述连接杆的长度方向延伸，两个所述连接杆通过所述板口槽扣合连接。
8、在本专利技术的一个实施例中，所述力敏电阻设置为碳银合金薄膜，且所述碳银合金薄膜表面设有抗干扰涂层。
9、在本专利技术的一个实施例中，所述碳银合金薄膜表面覆盖刚性垫片，且所述刚性垫片覆盖所述抗干扰涂层，所述刚性垫片点接触所述杠杆。
10、在本专利技术的一个实施例中，所述杠杆设有垫片，所述杠杆通过所述垫片点接触所述刚性垫片。
11、在本专利技术的一个实施例中，还包括设置在所述杠杆一端的圆盘，所述圆盘设有所述受风面。
12、在本专利技术的一个实施例中，还包括固定框，所述集成装置和所述铰支座均设置在所述固定框上。
13、在本专利技术的一个实施例中，所述数据处理器设置为虚拟示波器，所述虚拟示波器连接计算机。
14、在本专利技术的一个实施例中，所述集成装置还包括点阵板和定值电阻，所述定值电阻和所述力敏电阻按照所述非平衡惠斯通电桥的电路焊接在所述点阵板上。
15、为解决上述问题，本专利技术还提供一种风速监测方法，风速监测方法包括如下步骤：
16、s1：待监测风速的风作用于受风面，所述受风面感知所述风的作用并通过杠杆传递至其另一端以触碰所述力敏电阻以施加压力，所述力敏电阻被配置为被施加压力后自身的电阻值发生变化；
17、s2：获取所述电压表的电压值uv，并将uv传输至计算机；
18、s3：计算机获取uv后根据公式一确定力敏电阻的电阻值r；
19、
20、s4：计算机根据力敏电阻的电阻值r与所受压力f函数关系式r＝kf获取力敏电阻所受力f，其中，k为常数；
21、s5:计算机将获取的f代入公式二中的f2获得f1；
22、f1×l1＝f2×l2-c(公式二)，其中，f2＝f；
23、s6:计算机根据获取的f1代入公式三中的f计算出风速v，并将v输出至计算机屏幕中；
24、
25、其中c为修正常数；其中f1表示圆盘所受风力；l1表示圆盘中心到铰接点的距离；r为圆盘半径；f2表示力敏电阻所受压力；l2表示垫片到铰接点的距离；β常数系数，ρ为空气密度，s为空气柱的底面积，α常数系数，α∈(-1,0)。
26、本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
27、本专利技术所述的基于力敏电阻的风速监测仪，通过杠杆将风力转化为力敏电阻的电阻值改变，数据处理器根据电压表的电压值转化为风速输出至计算机屏幕中，成本低廉，结构简单，操作简便，且力敏电阻阻值大、变化范围大，监测仪适用性广；通过改变铰支座在杠杆上的位置，改变杠杆两端力臂大小，放大或缩小力敏电阻所受的风力，不仅可灵活调节检测仪的灵敏度，还能避免力敏电阻被风力破坏。
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1.一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，所述杠杆的截面呈十字型结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，所述杠杆包括两个连接杆，两个所述连接杆均设有板口槽，所述板口槽沿所述连接杆的长度方向延伸，两个所述连接杆通过所述板口槽扣合连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，所述力敏电阻设置为碳银合金薄膜，且所述碳银合金薄膜表面设有抗干扰涂层。
5.根据权利要求4所述的一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，所述碳银合金薄膜表面覆盖刚性垫片，且所述刚性垫片覆盖所述抗干扰涂层，所述刚性垫片点接触所述杠杆。
6.根据权利要求5所述的一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，所述杠杆设有垫片，所述杠杆通过所述垫片点接触所述刚性垫片。
7.根据权利要求1所述的一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，还包括设置在所述杠杆一端的圆盘，所述圆盘设有所述受风面。
8.根据
9.根据权利要求1所述的一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，所述数据处理器设置为虚拟示波器。
10.一种风速监测方法，基于权利要求1-9任意一项所述的基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，所述风速监测方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，包括，
2.根据权利要求1所述的一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，所述杠杆的截面呈十字型结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，所述杠杆包括两个连接杆，两个所述连接杆均设有板口槽，所述板口槽沿所述连接杆的长度方向延伸，两个所述连接杆通过所述板口槽扣合连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，所述力敏电阻设置为碳银合金薄膜，且所述碳银合金薄膜表面设有抗干扰涂层。
5.根据权利要求4所述的一种基于力敏电阻的风速监测仪，其特征在于，所述碳银合金薄膜表面覆盖刚性垫片，且所述刚性垫片覆盖所述抗干扰涂层，所述刚性垫片...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾妍，杨俊义，赵鑫琪，陈星宇，胡冠宇，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：
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