CN104597281A - 一种高灵敏度风压式风速计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高灵敏度风压式风速计，包括导流组件、风压检测组件和底座，导流组件包括一个导流风筒，导流风筒包括一个环形的进流口和一个环形的排流口；风压检测组件包括一个封闭腔；封闭腔的圆形底部设置有一个压力传感器，压力传感器包括一个圆形的压力感受面；在封闭腔的上部设置有一个球面状的支撑网，在支撑网上固定有一个导流叶片，导流风筒的上部为喇叭状，导流叶片包括一个伞状的导流罩，进流口为导流罩与导流风筒扩口端之间的环形缺口A，导流罩的伞状尖端通过一个连接杆固定在支撑网上，导流风筒通过若干固定杆固定在连接杆上，排流口为设置在导流风筒底部与底座之间的环形缺口B。

Description

一种高灵敏度风压式风速计

技术领域

本发明涉及一种高灵敏度风压式风速计，属于气象领域。

背景技术

在风力发电***中，风速计是感应风力的重量监测装置，其是实现风力发电设备正常运行的重要工具；目前所使用的风电场风速计故障率比较高。

其主要原因包括：

1、雷暴天气导致风向标、风速仪损坏；

2、测风设备长期在超市环境下运行，寿命缩短；

3、线路捆扎不扎实，大风天气造成线路中断；

4、风速仪保护等级不高，密封圈抗污损能力差，会进入啥车导致失灵，甚至发生风速传感器抱死；

5、常温测风设备经常在低温、恶劣环境下工作，容易导致设备失灵。

6、风速仪的风杯很容易在长时间使用后产生磨损或者脏物的淤积，会影响风杯的挡风性能，影响数据的准确性。

如何设计便于维修维护，使用寿命长的风速计成为保障风力发电***正常工作的重中之重；

所述在现有技术中，提出了很多环境耐受性强的风速计设备，这些设备或多或少的可以提高一定的使用年限和在恶劣环境中数据的准确性，但还是有很多不足；

比如在ZL200920004214.0中提出了一种改良型的风速计，虽然其优化了整体的组合结构，但是仍旧存在采用传统的风杯式进行风量测量这一缺陷，如前述的，风杯式的风速计其转轴很容易渗入沙尘，影响转动的顺滑度和数据准确度，风杯本身的磨损也会很大程度上影响影响数据准确度；

与此同时，风杯式的风速计整体都暴露在测试环境中，对于风速较大的沙尘环形，很容易发生折断或者破损。

再如在ZL200920073011.7提出了一种电子的压电风速仪，其通过一个圆筒并且在圆筒内设置一个压电传感器进行风速的测试，此种半封闭的风筒结构如果用于沙尘环境，很容易发生沙尘的堆积，最后整个风筒被沙尘堵塞，根本无法测量风速，而且如果遭遇沙石，压电传感器也很容易发生破裂，最后导致无法使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中环境耐受性差，无法抗沙石的技术问题，提供一种新型的高灵敏度风压式风速计。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高灵敏度风压式风速计，包括导流组件、风压检测组件和底座，所述导流组件包括一个导流风筒，所述导流风筒包括一个环形的进流口和一个环形的排流口，在所述进流口和排流口之间设置有风道腔，所述风压检测组件设置在风道腔的底部并位于排流口的中心，所述风压检测组件和导流组件安装在底座上；

风压检测组件包括一个封闭腔，所述封闭腔位于下引流面的中心部，所述封闭腔的上部为球面状，所述封闭腔的球面采用软质薄膜制成，所述封闭腔的圆形底部设置有一个压力传感器，所述压力传感器包括一个圆形的压力感受面；

所述封闭腔内填充有气体，所述封闭腔的球面形软质薄膜通过前述气体进行支撑；

在所述封闭腔的上部设置有一个球面状的支撑网，在所述支撑网上固定有一个导流叶片，所述导流风筒的上部为喇叭状，所述导流叶片包括一个伞状的导流罩，所述进流口为导流罩与导流风筒扩口端之间的环形缺口A，所述导流罩的伞状尖端通过一个连接杆固定在支撑网上，所述导流风筒通过若干固定杆固定在连接杆上，所述排流口为设置在导流风筒底部与底座之间的环形缺口B。

作为本发明的进一步创新，所述风压检测组件还包括一个液体腔，所述液体腔设置在封闭腔内，所述液体腔的底部也为圆形，液体腔的顶部同为球面，在液体腔外壁与封闭腔的球面内壁之间填充有气体，在液体腔内填充有用于支撑液体腔球面的液体，所述液体腔球面采用软质薄膜制成。

作为本发明的进一步创新，所述封闭腔至少三分之一、至多二分之一镶嵌在底座内。

作为本发明的进一步创新，所述下引流面内镶嵌有一个注气管，所述注气管一端设置有一个气嘴，所述注气管另一端与封闭腔连通。

作为本发明的进一步创新，在所述连接杆的中部设置有液位孔，在液体孔内设置有一个环形凸起，在所述液位孔朝向密封腔的一侧设置有一个驱动活塞，所述驱动活塞与环形凸起之间通过收缩弹簧弹性连接，在所述驱动活塞上连接有一个与封闭腔球面接触的推杆，在所述导流叶片中部设置有一个与液位孔连接的导流孔。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过一个风压传感机构取代传统的风杯式流速传感机构，利用风速与风压之间的关系式，可以方便的对风速进行测量，而且灵敏度也更高；

2、本发明主要包括一个可变形的充气封闭腔，在风压改变时，封闭腔的形变量也会发生改变，从而使得压力传感器获得形变所产生的压力变化数据，相比于风杯式的测量机构，本发明不会存在因为沙尘过大而无法测量风速的问题。

3、本发明还包括一个液体腔，液体腔内可以加注密封油等类似液体，通过密封油实现对压力传感器压力传感表面的密封和保护，可以相比于气体直接接触，此种结构就可以防止压力传感器的氧化，同时液体的比热液更高，可以极大的降低问题对传感器电阻值的影响。

4、本发明的封闭腔部分镶嵌在底座内，可以一定程度降低封闭腔与外界空气的接触面积，可以一定程度上防止封闭腔的球形表面过快的磨损、破裂。

5、本发明的注气管可以对封闭腔内的气压进行有效的调整，使得本产品可以适应不同气压和温度环境。

6、本发明的圆台形外壳可以在提高风的接触面积的同时，一定程度上降低风阻，提高设备的精度，防止风中伴随的沙尘对设备的堵塞。

7、本发明的导流组件为风筒式，本结构与空气的接触面更大，更容易让风进入到风筒内，对封闭腔产生风压，从而可以更好、更灵敏实现对风压（即）风速的观测。

8、本发明在导流叶片和连接杆内整合了一个简易的雨量观测器，在液位孔内不同重量的水的驱动下，对密封腔球面产生一定的压力，从而大概的确定降水量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的剖面示意图。

图中：1、导流风筒；2、导流叶片；3、进流口；4、排流口；5、支撑网；6、固定杆；7、连接杆；8、注气管；9、底座；10、封闭腔；11、液体腔；12、压力传感器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种高灵敏度风压式风速计，包括导流组件、风压检测组件和底座9，所述导流组件包括一个导流风筒1，所述导流风筒1包括一个环形的进流口3和一个环形的排流口4，在所述进流口3和排流口4之间设置有风道腔，所述风压检测组件设置在风道腔的底部位于排流口4的中心，所述风压检测组件和导流组件安装在底座9上；

风压检测组件包括一个封闭腔10，所述封闭腔10位于下引流面的中心部，所述封闭腔10的上部为球面状，所述封闭腔10的球面采用软质薄膜制成，所述封闭腔10的圆形底部设置有一个压力传感器12，所述压力传感器12包括一个圆形的压力感受面；

所述封闭腔10内填充有气体，所述封闭腔10的球面形软质薄膜通过前述气体进行支撑；

在所述封闭腔10的上部设置有一个球面状的支撑网5，在所述支撑网5上固定有一个导流叶片2，所述导流风筒1的上部为喇叭状，所述导流叶片2包括一个伞状的导流罩，所述进流口3为导流罩与导流风筒1扩口端之间的环形缺口A，所述导流罩的伞状尖端通过一个连接杆7固定在支撑网5上，所述导流风筒1通过若干固定杆6固定在连接杆7上，所述排流口4为设置在导流风筒1底部与底座9之间的环形缺口B；

所述风压检测组件还包括一个液体腔11，所述液体腔11设置在封闭腔10内，所述液体腔11的底部也为圆形，液体腔11的顶部同为球面，在液体腔11外壁与封闭腔10的球面内壁之间填充有气体，在液体腔11内填充有用于支撑液体腔11球面的液体，所述液体腔11球面采用软质薄膜制成；

所述封闭腔10至少三分之一、至多二分之一镶嵌在底座9内；

所述下引流面内镶嵌有一个注气管8，所述注气管8一端设置有一个气嘴，所述注气管8另一端与封闭腔10连通；

在所述连接杆7的中部设置有液位孔，在液体孔内设置有一个环形凸起，在所述液位孔朝向密封腔的一侧设置有一个驱动活塞，所述驱动活塞与环形凸起之间通过收缩弹簧弹性连接，在所述驱动活塞上连接有一个与封闭腔10球面接触的推杆，在所述导流叶片2中部设置有一个与液位孔连接的导流孔；

当风吹到外壳上时，风会经由进流口进入到风道腔，随后由排流口排出，随后会对密封腔的球面产生风压，因为风压的效果使得封闭腔6的球面发生形变，从而改变封闭腔6内的气体的体积，使得气体的压力发生变化，从而带动液体腔5内不可压缩的密封油对压力传感器的压力感受面进行施压，将获得的压力变化数据使用风压和风速之间的关系式进行换算，就可以很容易的得到风速的数值；

如果当地的气压和温度发生变化，导致封闭腔受压作动不明显时，可以通过注气管对封闭腔内的气体进行调节；

同时因为本产品的高度整合结构，本产品可以安装在各种建筑的外部或者路灯上部，相比于风杯式的风速计，本发明不存在任何的外凸或者支杆机构，不会影响建筑或者路灯本身的美观度，同时也不会因为风速过大或者外界环形影响导致的风速计的折断或者腐蚀；

本产品的技术进步有：

1、本产品通过一个风压传感机构取代传统的风杯式流速传感机构，利用风速与风压之间的关系式，可以方便的对风速进行测量，而且灵敏度也更高；

2、本产品主要包括一个可变形的充气封闭腔，在风压改变时，封闭腔的形变量也会发生改变，从而使得压力传感器获得形变所产生的压力变化数据，相比于风杯式的测量机构，本发明不会存在因为沙尘过大而无法测量风速的问题。

3、本产品还包括一个液体腔，液体腔内可以加注密封油等类似液体，通过密封油实现对压力传感器压力传感表面的密封和保护，可以相比于气体直接接触，此种结构就可以防止压力传感器的氧化，同时液体的比热液更高，可以极大的降低问题对传感器电阻值的影响。

4、本产品的封闭腔部分镶嵌在底座内，可以一定程度降低封闭腔与外界空气的接触面积，可以一定程度上防止封闭腔的球形表面过快的磨损、破裂。

5、本产品的注气管可以对封闭腔内的气压进行有效的调整，使得本产品可以适应不同气压和温度环境。

6、本产品的圆台形外壳可以在提高风的接触面积的同时，一定程度上降低风阻，提高设备的精度，防止风中伴随的沙尘对设备的堵塞。

7、本产品的导流组件为风筒式，本结构与空气的接触面更大，更容易让风进入到风筒内，对封闭腔产生风压，从而可以更好、更灵敏实现对风压（即）风速的观测。

8、本产品在导流叶片和连接杆内整合了一个简易的雨量观测器，在液位孔内不同重量的水的驱动下，对密封腔球面产生一定的压力，从而大概的确定降水量。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种高灵敏度风压式风速计，其特征是：包括导流组件、风压检测组件和底座，所述导流组件包括一个导流风筒，所述导流风筒包括一个环形的进流口和一个环形的排流口，在所述进流口和排流口之间设置有风道腔，所述风压检测组件设置在风道腔的底部位于排流口的中心，所述风压检测组件和导流组件安装在底座上；

风压检测组件包括一个封闭腔，所述封闭腔位于下引流面的中心部，所述封闭腔的上部为球面状，所述封闭腔的球面采用软质薄膜制成，所述封闭腔的圆形底部设置有一个压力传感器，所述压力传感器包括一个圆形的压力感受面；

所述封闭腔内填充有气体，所述封闭腔的球面形软质薄膜通过前述气体进行支撑；

在所述封闭腔的上部设置有一个球面状的支撑网，在所述支撑网上固定有一个导流叶片，所述导流风筒的上部为喇叭状，所述导流叶片包括一个伞状的导流罩，所述进流口为导流罩与导流风筒扩口端之间的环形缺口A，所述导流罩的伞状尖端通过一个连接杆固定在支撑网上，所述导流风筒通过若干固定杆固定在连接杆上，所述排流口为设置在导流风筒底部与底座之间的环形缺口B。

2.如权利要求1所述的一种高灵敏度风压式风速计，其特征是：所述风压检测组件还包括一个液体腔，所述液体腔设置在封闭腔内，所述液体腔的底部也为圆形，液体腔的顶部同为球面，在液体腔外壁与封闭腔的球面内壁之间填充有气体，在液体腔内填充有用于支撑液体腔球面的液体，所述液体腔球面采用软质薄膜制成。

3.如权利要求2所述的一种高灵敏度风压式风速计，其特征是：所述封闭腔至少三分之一、至多二分之一镶嵌在底座内。

4.如权利要求3所述的一种高灵敏度风压式风速计，其特征是：所述下引流面内镶嵌有一个注气管，所述注气管一端设置有一个气嘴，所述注气管另一端与封闭腔连通。

5.如权利要求1所述的一种高灵敏度风压式风速计，其特征是：在所述连接杆的中部设置有液位孔，在液体孔内设置有一个环形凸起，在所述液位孔朝向密封腔的一侧设置有一个驱动活塞，所述驱动活塞与环形凸起之间通过收缩弹簧弹性连接，在所述驱动活塞上连接有一个与封闭腔球面接触的推杆，在所述导流叶片中部设置有一个与液位孔连接的导流孔。