CN203688579U - 风速计 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种风速计，包括风速计座体，设于风速计座体内的腔体，安装于腔体内的电路板，安装于电路板上的主控制模块，及与主控制模块连接的超声波脉冲发射电路和超声波脉冲接收电路，安装于腔体上端并与主控制模块连接的PET发热膜，安装于风速计座体顶部并分别与超声波脉冲发射电路和超声波脉冲接收电路连接的超声波脉冲发射探头和超声波脉冲接收探头，可拆卸式的套设于风速计座体上部的上盖，以及安装于风速计座体底部用于调节风速计座体高度的升降装置。本实用新型具有结构简单、携带方便并且能上时间的在低温恶劣的环境下工作的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及风速测量技术领域，特别涉及一种风速计。
背景技术
风速测试有平均风速的测试和紊流成分（风的乱流1-150KHz、与变动不同）的测试。现有测试平均风速的方法有热式、超音波式、叶轮式、及皮拖管式等，下面对这些风速的测定方法做一下说明：1、热式风速测试方法，该方式是测试处于通电状态下传感器因风而冷却时产生的电阻变化，由此测试风速，其不能得出风向的信息。除携带容易方便外，成本性能比高，作为风速计的标准产品广泛地被采用。热式风速计的素子有使用白金线、电热偶、半导体的。2、超音波式风速测试方法，该方式是测试传送一定距离的超音波时间，因风的影响而使到达时间延迟，由此测试风速，其测量精度较高。3、叶轮式风速测试方法，该方式是应用风车的原理，通过测试叶轮的转数，测试风速，常用于气象观测等，其原理比较简单，风速计的价格便宜，但测试精度较低，不适合微风速的测试和细小风速变化的测试。4、皮拖管式风速测试方法，该方法是在流动面的正面有与之形成直角方向的小孔，内部藏有从各自孔里分别提取压力的细管。通过测试其压力差（前者为全压、后者为静压），就可知道风速，其原理比较简单，价格便宜，但与流动面必须设置成直角，否则不能进行正确的测试。常作为高速域的风速校正来使用。
目前，所采用的超音波式风速计存在以下几个问题：1、在结构上比较复杂，携带非常不方便，2、超音波式风速计在低温下长时间的工作时容易损坏，大大的限制了超音波式风速计的推广应用。因此，有必要设计一种新型结构的风速计。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术中存在结构复杂、携带不方便的技术问题，提供一种风速计。
为了解决以上提出的问题，本实用新型采用的技术方案为：风速计，包括风速计座体，设于风速计座体内的腔体，安装于腔体内的电路板，安装于电路板上的主控制模块，及与主控制模块连接的超声波脉冲发射电路和超声波脉冲接收电路，安装于腔体上端并与主控制模块连接的PET发热膜，安装于风速计座体顶部并分别与超声波脉冲发射电路和超声波脉冲接收电路连接的超声波脉冲发射探头和超声波脉冲接收探头，可拆卸式的套设于风速计座体上部的上盖，以及安装于风速计座体底部用于调节风速计座体高度的升降装置。
根据本实用新型的一优选实施例：所述上盖的内壁与风速计座体的外壁之间通过螺纹连接。
根据本实用新型的一优选实施例：所述升降装置包括设于风速计座体上的升降导腔，以及与升降导腔螺纹配合的升降杆。
根据本实用新型的一优选实施例：所述超声波脉冲发射电路包括第一至第三电阻，第一和第二三级管，MOS管，脉冲变压器和第一电容，所述第一电阻的一端与主控制模块的输出端连接，另一端与第一和第二三级管的基极连接，所述第一和第二三级管的发射极相连后与MOS管的源极相连，所述第一三极管的集电极与+5V电源连接，所述第二三级管的集电极接地；所述MOS管的栅极接地，漏极与脉冲变压器的输入端一侧连接，所述第一电容的一端接地，另一端与脉冲变压器的输入端另一侧连接，所述第二电阻一端连接+5V电源，另一端与脉冲变压器的输入端另一侧连接；所述脉冲变压器的输出端与超声波脉冲发射探头连接，所述第三电阻并联在脉冲变压器的输出端。
根据本实用新型的一优选实施例：所述超声波脉冲接收电路包括依次连接的第一级放大电路、第二级放大电路、滤波电路和比较电路，并且所述比较电路的输出端与超声波脉冲接收探头连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：1、本实用新型结构简单，采用上盖和升降装置可使风速计的携带更加方便，并且在内部设有用于安装零件的腔体，减小了整个风速计的体积；2、采用PET发热膜，可使风速计能够长时间在低温的情况下工作，拓宽了其使用范围且延长了使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的风速计的结构示意图。
图2为本实用新型的风速计的电路原理框图。
图3为本实用新型的风速计中超声波脉冲发射电路的电路图。
图4为本实用新型的风速计中超声波脉冲接收电路的电路图。
附图标记说明：1、风速计座体，2、超声波脉冲发射电路，3、超声波脉冲发射探头，4、PET发热膜，5、主控制模块，6、超声波脉冲接收探头，7、超声波脉冲接收电路，8、电路板，9、腔体，10、升降导腔，11、升降杆，12、上盖。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
参阅图1和图2所示，本实用新型提供一种风速计，包括风速计座体1，设于风速计座体1内的腔体9，安装于腔体9内的电路板8，安装于电路板8上的主控制模块5，及与主控制模块5连接的超声波脉冲发射电路2和超声波脉冲接收电路7，安装于腔体9上端并与主控制模块5连接的PET发热膜4，安装于风速计座体1顶部并分别与超声波脉冲发射电路2和超声波脉冲接收电路7连接的超声波脉冲发射探头3和超声波脉冲接收探头6，可拆卸式的套设于风速计座体1上部的上盖12，以及安装于风速计座体1底部用于调节风速计座体1高度的升降装置。
本实施例中所采用的主控制模块5一般选用DSP或MCU芯片。
具体的，本实用新型中的上盖12的内壁与风速计座体1的外壁之间通过螺纹连接，也就是可通过旋紧和旋松上盖12即可使风速计座体1与上盖12连接或分离，以使其处于非工作或工作的状态。
具体的，本实用新型中的升降装置包括设于风速计座体1上的升降导腔10，以及与升降导腔10螺纹配合的升降杆11，在不使用时，可将升降杆11旋入升降导腔10内，以减少整个风速计的体积，而在使用时，可将升降杆11旋松，并将升降杆11固定在外部的零件上。
参阅图3所示，所述的超声波脉冲发射电路2包括第一至第三电阻R1- R3，第一和第二三级管（Q1、Q2），MOS管Q3，脉冲变压器T1和第一电容C1，所述第一电阻R1的一端与主控制模块5的输出端连接，另一端与第一和第二三级管（Q1、Q2）的基极连接，所述第一和第二三级管（Q1、Q2）的发射极相连后与MOS管Q3的源极相连，所述第一三极管Q1的集电极与+5V电源连接，所述第二三级管Q2的集电极接地；所述MOS管Q3的栅极接地，漏极与脉冲变压器T1的输入端一侧连接，所述第一电容C1的一端接地，另一端与脉冲变压器T1的输入端另一侧连接，所述第二电阻R2一端连接+5V电源，另一端与脉冲变压器T1的输入端另一侧连接；所述脉冲变压器T1的输出端与超声波脉冲发射探头3连接，所述第三电阻R3并联在脉冲变压器T1的输出端。其工作原理是：主控制模块5输出一方波脉冲信号至第一电阻R1、第一和第二三级管（Q1、Q2）组成的推挽放大电路中，并用推挽放大电路的输出信号控制MOS管Q3，再将脉冲信号添加到脉冲变压器T1的两端进行功率放大，最后将放大的脉冲信号添加到超声波脉冲发射探头3上产生一定频率的超声波。
参阅图4所示，所述的超声波脉冲接收电路7包括依次连接的第一级放大电路、第二级放大电路、滤波电路和比较电路，并且所述的比较电路的输出端与超声波脉冲接收探头6连接。其中，第一级放大电路包括，电阻R4、电阻R5、电容C2、电阻R6、电阻R7、电阻R8和放大器U1A、第二级放大电路包括电容C3、电阻R9、电阻R10、电阻R11和放大器U1B；滤波电路包括电容C4、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15和放大器U2A，比较电路包括电容C5、电容C6、电阻R16、电阻R17和比较器U3A；其工作原理为：超声波脉冲接收探头6接受到的信号通过第一级放大电路和第二级放大电路放大后再通过滤波电路去除“杂质”，最后再通过比较电路后进入主控制模块5中，主控制模块5可以利用超声波脉冲发射探头3和超声波脉冲接收探头6的超声波时差法来实现风速的测量，也就是超声波脉冲发射探头3发出的声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加，若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向若与风向相反，它的速度会变慢，再通过超声波脉冲接收探头6接受超声波。因此，当在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度是可以和风速函数对应。通过主控制模块5计算即可得到精确的风速和风向。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.风速计，其特征在于：包括风速计座体（1），设于风速计座体（1）内的腔体（9），安装于腔体（9）内的电路板（8），安装于电路板（8）上的主控制模块（5），及与主控制模块（5）连接的超声波脉冲发射电路（2）和超声波脉冲接收电路（7），安装于腔体（9）上端并与主控制模块（5）连接的PET发热膜（4），安装于风速计座体（1）顶部并分别与超声波脉冲发射电路（2）和超声波脉冲接收电路（7）连接的超声波脉冲发射探头（3）和超声波脉冲接收探头（6），可拆卸式的套设于风速计座体（1）上部的上盖（12），以及安装于风速计座体（1）底部用于调节风速计座体（1）高度的升降装置。
2.根据权利要求1所述的风速计，其特征在于：所述上盖（12）的内壁与风速计座体（1）的外壁之间通过螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的风速计，其特征在于：所述升降装置包括设于风速计座体（1）上的升降导腔（10），以及与升降导腔（10）螺纹配合的升降杆（11）。
4.根据权利要求1所述的风速计，其特征在于：所述超声波脉冲发射电路（2）包括第一至第三电阻（R1- R3），第一和第二三级管（Q1、Q2），MOS管（Q3），脉冲变压器（T1）和第一电容（C1），所述第一电阻（R1）的一端与主控制模块（5）的输出端连接，另一端与第一和第二三级管（Q1、Q2）的基极连接，所述第一和第二三级管（Q1、Q2）的发射极相连后与MOS管（Q3）的源极相连，所述第一三极管（Q1）的集电极与+5V电源连接，所述第二三级管（Q2）的集电极接地；所述MOS管（Q3）的栅极接地，漏极与脉冲变压器（T1）的输入端一侧连接，所述第一电容（C1）的一端接地，另一端与脉冲变压器（T1）的输入端另一侧连接，所述第二电阻（R2）一端连接+5V电源，另一端与脉冲变压器（T1）的输入端另一侧连接；所述脉冲变压器（T1）的输出端与超声波脉冲发射探头（3）连接，所述第三电阻（R3）并联在脉冲变压器（T1）的输出端。
5.根据权利要求1所述的风速计，其特征在于：所述超声波脉冲接收电路（7）包括依次连接的第一级放大电路、第二级放大电路、滤波电路和比较电路，并且所述比较电路的输出端与超声波脉冲接收探头（6）连接。
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