【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种风速风向测量设备，具体涉及一种基于压力传感器的风速风向测量仪。
技术介绍
1、风作为一种自然现象，是影响气候的重要因素之一，其本身也蕴含着巨大的能量。由于风速的大小直接影响着人类生活和社会生产的方方面面，因此，一直以来人们都非常重视对风的监测。风速测量广泛应用于气象、民航、公路、桥梁、新能源等行业，前景广阔。
2、目前，常用的风速监测装置主要有风杯风速仪、皮托管、热线热膜风速仪、超声波测风仪等。风杯风速仪机械装置较大，响应速度慢，迟滞现象明显，存在机械磨损，不适用于低风速的测量。皮托管风速仪属于单点、定常的接触式测量，适用于较高风速测量；使用时全压孔需正对风向，风速较低时难以精确测量；使用时不宜将其放置在烟尘气体中。热线热膜风速仪为点测量方式，对动态变化测量不灵敏，灵敏度具有非线性，只适于微风的测量。超声波测风仪的安装会直接影响到计量的准确度，所以对安装要求十分严格，结构较为复杂，抗干扰性较差。
3、因此，针对上述现有风速测量装置存在的问题，设计一种结构与原理简单、使用方便、抗干扰性强的风速风向仪具有非常重要的应用价值。
技术实现思路
1、本专利技术是为解决上述问题，而提供的一种基于压力传感器的风速风向仪。
2、一种基于压力传感器的风速风向仪，它包括：风阻球（1）、连杆（2）、圆形薄片（3）、压力传感器、支撑座（4）、支撑杆（5）；
3、其特征在于，所述的风阻球（1）与连杆（2）一端固定连接，连杆（2）的另一端与圆形
4、所述的压力传感器的数量为3个，分别为s1、s2、s3，它们互成120°角均匀分布在圆形薄片（3）的边缘。
5、所述的风阻球（1）为表面光滑的球体。
6、所述的风阻球（1）所受风力大小为fd，其计算公式为：
7、 （1）
8、式中，为大气密度，a为风阻球（1）的横截面积，为球体表面的瞬时速度,为阻力系数。
9、所述的风阻球（1）的横截面积计算公式为：
10、 （2）
11、式中，d为风阻球（1）的直径；
12、所述的风阻球（1）受到风力作用后，通过连杆（2）带动圆形薄片（3）振动，施加给连杆（2）的力矩，该力矩表示为：
13、 （3）
14、式中，为连杆（2）的长度，d为风阻球（1）的直径，为风阻球（1）所受风力大小。
15、所述的风阻球（1）与连杆（2）带动圆形薄片（3）振动，圆形薄片（3）受到应力作用而振动，其振动的力矩为，该力矩表示为：
16、 （4）
17、式中，、、为压力传感器s1、s2、s3测得的圆形薄片（3）的三个支点所受应力大小，r为圆形薄片（3）的半径，为风向角度。
18、根据所述的压力传感器s1、s2、s3测得的应力值反推风阻球的受力情况，其风速模型为：
19、 m/s （5）
20、根据所述的公式（4）和公式（5）求得此时的风速大小及方向。
21、本专利技术提供了一种基于压力传感器的风速风向测量仪，包括风阻球、连杆、圆形薄片、压力传感器、支撑座、支撑杆。装置固定在空气流场中，风阻球受到风力作用，通过连杆带动圆形薄片振动。圆形薄片由于受到应力作用而振动，利用压力传感器测量应力大小，根据应力测量值反推风阻球的受力情况从而求得风速大小及方向。该基于压力传感器的风速风向仪结构简单，易于加工制作，响应速度快，动态变化测量灵敏度高，既适用于低风速测量，也适用于高风速测量，且可测量任意方向的风速，稳定性高。
22、本专利技术所提出的一种基于压力传感器的风速风向仪结构简单，易于加工制作，响应速度快，动态变化测量灵敏度高，既适用于低风速测量，也适用于高风速测量，且可测量任意方向的风速，稳定性高。
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1.一种基于压力传感器的风速风向仪，其特征在于，它包括：风阻球（1）、连杆（2）、圆形薄片（3）、压力传感器、支撑座（4）、支撑杆（5）；
2.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的风速风向仪，其特征在于：所述的压力传感器的数量为3个，分别为S1、S2、S3，它们互成120°角均匀分布在圆形薄片（3）的边缘。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于压力传感器的风速风向仪，其特征在于：所述的风阻球（1）为表面光滑的球体。
4.根据权利要求3所述的一种基于压力传感器的风速风向仪，其特征在于：所述的风阻球（1）所受风力大小为Fd，其计算公式为：
5.根据权利要求4所述的一种基于压力传感器的风速风向仪，其特征在于：所述的风阻球（1）受到风力作用后，通过连杆（2）带动圆形薄片（3）振动，施加给连杆（2）的力矩，该力矩表示为：
6.根据权利要求5所述的一种基于压力传感器的风速风向仪，其特征在于：所述的风阻球（1）与连杆（2）带动圆形薄片（3）振动，圆形薄片（3）受到应力作用而振动，其振动的力矩为，该力矩表示为：
7.根据
...【技术特征摘要】
1.一种基于压力传感器的风速风向仪，其特征在于，它包括：风阻球（1）、连杆（2）、圆形薄片（3）、压力传感器、支撑座（4）、支撑杆（5）；
2.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的风速风向仪，其特征在于：所述的压力传感器的数量为3个，分别为s1、s2、s3，它们互成120°角均匀分布在圆形薄片（3）的边缘。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于压力传感器的风速风向仪，其特征在于：所述的风阻球（1）为表面光滑的球体。
4.根据权利要求3所述的一种基于压力传感器的风速风向仪，其特征在于：所述的风阻球（1）所受风力大小为fd，其计...
【专利技术属性】
技术研发人员：董永军，张欣宇，张瑞文，郭景富，陈相全，穆泉坤，王怡人，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：
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