JPH0989919A - 風向風速測定装置 - Google Patents
風向風速測定装置Info
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- JPH0989919A JPH0989919A JP27066795A JP27066795A JPH0989919A JP H0989919 A JPH0989919 A JP H0989919A JP 27066795 A JP27066795 A JP 27066795A JP 27066795 A JP27066795 A JP 27066795A JP H0989919 A JPH0989919 A JP H0989919A
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- wind direction
- wind speed
- measuring device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 任意の方向の風向及び風速を測定できる小型
の風向風速測定装置を提供する。 【解決手段】 立体的な形状を有しその周囲の表面に任
意の方向からの風を受ける複数個の圧力センサ１２を設
けた計測本体１１、及び該計測本体１１を支持する細い
線材で構造物に取り付けるための支持部材１３からなる
計測部１０と、前記複数個の圧力センサ１２で検出した
風圧により風向と風速とを算出する演算部３０とを備え
る。
の風向風速測定装置を提供する。 【解決手段】 立体的な形状を有しその周囲の表面に任
意の方向からの風を受ける複数個の圧力センサ１２を設
けた計測本体１１、及び該計測本体１１を支持する細い
線材で構造物に取り付けるための支持部材１３からなる
計測部１０と、前記複数個の圧力センサ１２で検出した
風圧により風向と風速とを算出する演算部３０とを備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、任意の方向からの
風向及び風速を測定する風向風速測定装置に関するもの
である。
風向及び風速を測定する風向風速測定装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来の風向風速測定装置としては、例え
ば、風車型の自記式風向風速計が使用されており、風向
と風速の出力は分離され、風向は垂直軸と連動するポテ
ンシオメータで、風速はプロペラなどの回転軸に連動す
る回転計によって測定されている。これに対して、特開
平５−５２８６４号公報には、感知面をそれぞれ横四方
向に向けて設けられた４個の圧力センサで風圧を検出
し、この検出された風圧に基づいて演算器で風向及び風
速を演算する風向風速計に関する技術が開示されてい
る。
ば、風車型の自記式風向風速計が使用されており、風向
と風速の出力は分離され、風向は垂直軸と連動するポテ
ンシオメータで、風速はプロペラなどの回転軸に連動す
る回転計によって測定されている。これに対して、特開
平５−５２８６４号公報には、感知面をそれぞれ横四方
向に向けて設けられた４個の圧力センサで風圧を検出
し、この検出された風圧に基づいて演算器で風向及び風
速を演算する風向風速計に関する技術が開示されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
風車型の自記式風向風速計では、強固な構造にしたり氷
結のおそれがあるため、構造が複雑で高価になり、また
４個の圧力センサによる風向風速計では、横四方向に向
けて設けられるため、横方向の風向及び風速を測定する
ことに適しているが、他の任意の方向の風向及び風速を
測定することができない。
風車型の自記式風向風速計では、強固な構造にしたり氷
結のおそれがあるため、構造が複雑で高価になり、また
４個の圧力センサによる風向風速計では、横四方向に向
けて設けられるため、横方向の風向及び風速を測定する
ことに適しているが、他の任意の方向の風向及び風速を
測定することができない。
【０００４】そこで本発明は、任意の方向の風向及び風
速を測定できる風向風速測定装置を提供することを目的
とする。
速を測定できる風向風速測定装置を提供することを目的
とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の風向風速測定装置は、立体的な形状を有し
その周囲の表面に任意の方向からの風を受ける複数個の
圧力センサを設けた計測本体、及び該計測本体を支持す
る細い線材で構造物に取り付けるための支持部材からな
る計測部と、前記複数個の圧力センサで検出した風圧に
より風向と風速とを算出する演算部とを備えたものであ
る。計測部の複数の圧力センサで風圧を検出し、演算部
で各圧力センサが検出する風圧をベクトル量として算出
することで風向及び風速が測定される。
に、本発明の風向風速測定装置は、立体的な形状を有し
その周囲の表面に任意の方向からの風を受ける複数個の
圧力センサを設けた計測本体、及び該計測本体を支持す
る細い線材で構造物に取り付けるための支持部材からな
る計測部と、前記複数個の圧力センサで検出した風圧に
より風向と風速とを算出する演算部とを備えたものであ
る。計測部の複数の圧力センサで風圧を検出し、演算部
で各圧力センサが検出する風圧をベクトル量として算出
することで風向及び風速が測定される。
【０００６】前記計測本体は、６面体でありその各面に
圧力センサが設けられていることが、任意の方向からの
風を検出することができる点で好ましい。前記計測本体
は、球体でありその表面に圧力センサが設けられている
ことが、風の乱流の影響を小さくすることができる点で
好ましい。前記構造物は、静止体であることが、固定さ
れた場所での任意の方向からの風を検出することができ
る点で好ましい。前記構造物は、移動体であり、該移動
体に搭載された方位計で検出される角度に基づいて前記
演算部が風向及び風速を算出することが、移動体が方向
を変えたときでも風向及び風速を測定できる点で好まし
い。前記構造物は、移動体であり、該移動体に搭載され
た傾斜計で検出され傾斜角度及び方位計で検出される角
度に基づいて前記演算部が風向及び風速を算出すること
が、移動体が傾斜したり方向を変えても風向及び風速を
測定できる点で好ましい。前記演算部は、前記圧力セン
サ間の圧力比率と前記傾斜計で検出される傾斜角度と風
向及び風速との関係を実験的に求めたデータを記憶した
記憶部を有し、該記憶部のデータと実測データとを比較
して風向及び風速を算出することが、正確な風向及び風
速を求めることができる点で好ましい。前記計測本体は
内部に空気が流通する中空体に形成され、その中空体の
内部に温度センサが配置され、前記演算部は前記温度セ
ンサで検出した温度に対応する空気の特性値を用いて、
複数個の圧力センサで検出した風圧により風向と風速と
を算出することが、空気の温度に応じた風向と風速とを
求めることができる点で好ましい。
圧力センサが設けられていることが、任意の方向からの
風を検出することができる点で好ましい。前記計測本体
は、球体でありその表面に圧力センサが設けられている
ことが、風の乱流の影響を小さくすることができる点で
好ましい。前記構造物は、静止体であることが、固定さ
れた場所での任意の方向からの風を検出することができ
る点で好ましい。前記構造物は、移動体であり、該移動
体に搭載された方位計で検出される角度に基づいて前記
演算部が風向及び風速を算出することが、移動体が方向
を変えたときでも風向及び風速を測定できる点で好まし
い。前記構造物は、移動体であり、該移動体に搭載され
た傾斜計で検出され傾斜角度及び方位計で検出される角
度に基づいて前記演算部が風向及び風速を算出すること
が、移動体が傾斜したり方向を変えても風向及び風速を
測定できる点で好ましい。前記演算部は、前記圧力セン
サ間の圧力比率と前記傾斜計で検出される傾斜角度と風
向及び風速との関係を実験的に求めたデータを記憶した
記憶部を有し、該記憶部のデータと実測データとを比較
して風向及び風速を算出することが、正確な風向及び風
速を求めることができる点で好ましい。前記計測本体は
内部に空気が流通する中空体に形成され、その中空体の
内部に温度センサが配置され、前記演算部は前記温度セ
ンサで検出した温度に対応する空気の特性値を用いて、
複数個の圧力センサで検出した風圧により風向と風速と
を算出することが、空気の温度に応じた風向と風速とを
求めることができる点で好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の一実施形態
により具体的に説明する。図１は本発明実施形態の風向
風速測定装置の構成を示すブロック図、図２は本発明実
施形態の風向風速測定装置の計測部の斜視図、図３は本
発明実施形態の風向風速測定装置の計測部と方位の関係
を説明する図、図４は本発明実施形態の風向風速測定装
置の計測部の横方向傾きを説明する図、図５は本発明実
施形態の風向風速測定装置の計測部の前後方向傾きを説
明する図、図６は本発明実施形態の風向風速測定装置の
計測部の風向との関係を説明する図である。
により具体的に説明する。図１は本発明実施形態の風向
風速測定装置の構成を示すブロック図、図２は本発明実
施形態の風向風速測定装置の計測部の斜視図、図３は本
発明実施形態の風向風速測定装置の計測部と方位の関係
を説明する図、図４は本発明実施形態の風向風速測定装
置の計測部の横方向傾きを説明する図、図５は本発明実
施形態の風向風速測定装置の計測部の前後方向傾きを説
明する図、図６は本発明実施形態の風向風速測定装置の
計測部の風向との関係を説明する図である。
【０００８】これらの図において、本実施形態の風向風
速測定装置１は、移動体として例えば船体２に設けられ
たものであり、風向及び風速を測定すべき船体２の所定
の場所に取り付けられた計測部１０と、船体２の横方向
及び前後方向の傾斜角を検出する傾斜計２１と、船体２
の進行方向と方位との間の角度を検出する方位計２２
と、計測部１０で検出した風から受ける圧力及び傾斜計
２１で検出した船体２の傾斜角と方位計２２で検出した
角度とから風向及び風速を演算する演算部３０とからな
る。
速測定装置１は、移動体として例えば船体２に設けられ
たものであり、風向及び風速を測定すべき船体２の所定
の場所に取り付けられた計測部１０と、船体２の横方向
及び前後方向の傾斜角を検出する傾斜計２１と、船体２
の進行方向と方位との間の角度を検出する方位計２２
と、計測部１０で検出した風から受ける圧力及び傾斜計
２１で検出した船体２の傾斜角と方位計２２で検出した
角度とから風向及び風速を演算する演算部３０とからな
る。
【０００９】計測部１０は、例えば、６面体からなる計
測本体１１の各面のそれぞれの中央部に圧力センサ１２
が設けられ、かつ計測本体１１を支持するとともに船体
２に取り付けるための支持部材１３が設けられたもので
ある。計測本体１１は、圧力センサ１２を設けるに適し
た大きさでＸ，Ｙ，Ｚ軸に直交する６面体からなる比較
的小さな立方体であり、その周囲を通る風に乱流が生じ
ないように角部が球面状に形成されていることが好まし
い。圧力センサ１２は、計測本体１１の６平面にそれぞ
れ１個づつ設けられ、Ｘ軸に直交する面に設けられた圧
力センサ１２ｘ，１２ｘ’、Ｙ軸に直交する面に設けら
れた圧力センサ１２ｙ、１２ｙ’、及びＺ軸に直交する
面に設けられた圧力センサ１２ｚ，１２ｚ’の６個のセ
ンサからなる。各圧力センサ１２は、例えば、同径で円
板状の歪みゲージなどが使用され、その面が風によって
受ける風圧を抵抗値などの電気的特性の変化として出力
するものである。支持部材１３は、細い線材で形成さ
れ、計測本体１１の４辺の中央部から放射状に形成され
た４本の針金部１３ａと、これら４本の針金部１３ａの
端部側を連結した円環状の針金部１３ｂと、この針金部
１３ｂの下部に連結された構造物である船体２に取り付
けるための針金部１３ｃとからなる。この支持部材１３
を構成する針金部１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、例えば、
剛性のある細いピアノ線などの計測本体１１をしっかり
と支持できる線材であり、かつその形状は計測本体１１
の周囲を通過する風の流れを乱さないように形成される
ことが好ましい。また、計測本体１１の各圧力センサ１
２からは、支持部材１３の放射状の針金部１３ａ、円環
状の針金部１３ｂ及び取り付け用の針金部１３ｃに沿っ
て、図示しないリード線が導出され、演算部３０に電気
信号を伝達するようになっている。このような計測部１
０は、例えば、その計測本体１１のＸ軸が船体２の進行
方向に向かう中心線に平行に、Ｙ軸が船体２の中心線に
直交する水平線に平行に、かつＺ軸が船体２の垂直線に
平行になるように取り付けられる。
測本体１１の各面のそれぞれの中央部に圧力センサ１２
が設けられ、かつ計測本体１１を支持するとともに船体
２に取り付けるための支持部材１３が設けられたもので
ある。計測本体１１は、圧力センサ１２を設けるに適し
た大きさでＸ，Ｙ，Ｚ軸に直交する６面体からなる比較
的小さな立方体であり、その周囲を通る風に乱流が生じ
ないように角部が球面状に形成されていることが好まし
い。圧力センサ１２は、計測本体１１の６平面にそれぞ
れ１個づつ設けられ、Ｘ軸に直交する面に設けられた圧
力センサ１２ｘ，１２ｘ’、Ｙ軸に直交する面に設けら
れた圧力センサ１２ｙ、１２ｙ’、及びＺ軸に直交する
面に設けられた圧力センサ１２ｚ，１２ｚ’の６個のセ
ンサからなる。各圧力センサ１２は、例えば、同径で円
板状の歪みゲージなどが使用され、その面が風によって
受ける風圧を抵抗値などの電気的特性の変化として出力
するものである。支持部材１３は、細い線材で形成さ
れ、計測本体１１の４辺の中央部から放射状に形成され
た４本の針金部１３ａと、これら４本の針金部１３ａの
端部側を連結した円環状の針金部１３ｂと、この針金部
１３ｂの下部に連結された構造物である船体２に取り付
けるための針金部１３ｃとからなる。この支持部材１３
を構成する針金部１３ａ，１３ｂ，１３ｃは、例えば、
剛性のある細いピアノ線などの計測本体１１をしっかり
と支持できる線材であり、かつその形状は計測本体１１
の周囲を通過する風の流れを乱さないように形成される
ことが好ましい。また、計測本体１１の各圧力センサ１
２からは、支持部材１３の放射状の針金部１３ａ、円環
状の針金部１３ｂ及び取り付け用の針金部１３ｃに沿っ
て、図示しないリード線が導出され、演算部３０に電気
信号を伝達するようになっている。このような計測部１
０は、例えば、その計測本体１１のＸ軸が船体２の進行
方向に向かう中心線に平行に、Ｙ軸が船体２の中心線に
直交する水平線に平行に、かつＺ軸が船体２の垂直線に
平行になるように取り付けられる。
【００１０】傾斜計２１は、船体２に搭載されており、
船体２の傾斜により生ずる傾斜角を電気信号として検出
するものである。この傾斜角は、図４に示すように船体
２の進行方向に直交する横方向（Ｙ軸方向）の水平面に
対する傾斜角γ、及び図５に示すように船体２の進行方
向の前後方向（Ｘ軸方向）の水平面に対する傾斜角βで
ある。この傾斜計２１で検出された傾斜角は、電気信号
として演算部３０に伝達される。
船体２の傾斜により生ずる傾斜角を電気信号として検出
するものである。この傾斜角は、図４に示すように船体
２の進行方向に直交する横方向（Ｙ軸方向）の水平面に
対する傾斜角γ、及び図５に示すように船体２の進行方
向の前後方向（Ｘ軸方向）の水平面に対する傾斜角βで
ある。この傾斜計２１で検出された傾斜角は、電気信号
として演算部３０に伝達される。
【００１１】方位計２２は、船体２に搭載されており、
船体２の進行方向と方位との間の角度を電気信号として
検出するものであり、例えば、ジャイロを用いたものな
どが使用される。この角度は、図３に示すように、船体
２の進行方向（Ｘ軸方向）と方位との間の角度αであ
る。この方位計２２で検出された角度は、電気信号とし
て演算部３０に伝達される。
船体２の進行方向と方位との間の角度を電気信号として
検出するものであり、例えば、ジャイロを用いたものな
どが使用される。この角度は、図３に示すように、船体
２の進行方向（Ｘ軸方向）と方位との間の角度αであ
る。この方位計２２で検出された角度は、電気信号とし
て演算部３０に伝達される。
【００１２】演算部３０は、計測部１０の６個の圧力セ
ンサ１２で検出した風圧に応じた電気信号を増幅する増
幅器３１と、この増幅器３１で増幅した電気信号をアナ
ログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器３２と、
このＡ／Ｄ変換器３２で変換されたデジタル値、傾斜計
２１で検出された傾斜角及び方位計２２で検出された角
度を取り込み所定のプログラムにより風向及び風速を演
算する中央処理装置（ＣＰＵ）３３と、所定のプログラ
ムや演算に必要なデータを記憶する記憶部３４と、ＣＰ
Ｕ３３で算出した風向及び風速を目視できるように表示
する表示器３５などとからなる。
ンサ１２で検出した風圧に応じた電気信号を増幅する増
幅器３１と、この増幅器３１で増幅した電気信号をアナ
ログ値からデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器３２と、
このＡ／Ｄ変換器３２で変換されたデジタル値、傾斜計
２１で検出された傾斜角及び方位計２２で検出された角
度を取り込み所定のプログラムにより風向及び風速を演
算する中央処理装置（ＣＰＵ）３３と、所定のプログラ
ムや演算に必要なデータを記憶する記憶部３４と、ＣＰ
Ｕ３３で算出した風向及び風速を目視できるように表示
する表示器３５などとからなる。
【００１３】次に、船体２が基準方位に対して角度α
で、例えば、南東方向に進行しているときに、計測部１
０の計測本体１１のＸ軸に対して角度δの方向から風速
Ｖの風が吹いた場合の風向及び風速の計算例を図６によ
り示す。なお、計算原理の説明を簡単にするため、船体
２は傾斜しておらず、風に対向する２か所の圧力センサ
１２ｘ及び１２ｙにのみそれぞれ風圧Ｐ１及びＰ２が生
じているものとする。
で、例えば、南東方向に進行しているときに、計測部１
０の計測本体１１のＸ軸に対して角度δの方向から風速
Ｖの風が吹いた場合の風向及び風速の計算例を図６によ
り示す。なお、計算原理の説明を簡単にするため、船体
２は傾斜しておらず、風に対向する２か所の圧力センサ
１２ｘ及び１２ｙにのみそれぞれ風圧Ｐ１及びＰ２が生
じているものとする。
【００１４】一般に空気の密度をρ、風速をＶ、抵抗係
数をＣｄ、センサの代表面積をＳとすると、センサに加
わる圧力Ｐ＝０．５・（ρ・Ｖ2 ・Ｃｄ・Ｓ）となるこ
とが知られている。したがって、図６に示すように、Ｘ
軸に対して角度δの方向から風速Ｖの風が代表面積Ｓの
圧力センサ１２ｘ，１２ｙに吹いている場合の、それぞ
れの風圧Ｐ１及びＰ２は、表１の計算式（１）及び
（２）になる。したがって、圧力比率Ｒ＝Ｐ１／Ｐ２
は、表１の計算式（３）のようになり、風速Ｖは、表１
の計算式（４）になる。
数をＣｄ、センサの代表面積をＳとすると、センサに加
わる圧力Ｐ＝０．５・（ρ・Ｖ2 ・Ｃｄ・Ｓ）となるこ
とが知られている。したがって、図６に示すように、Ｘ
軸に対して角度δの方向から風速Ｖの風が代表面積Ｓの
圧力センサ１２ｘ，１２ｙに吹いている場合の、それぞ
れの風圧Ｐ１及びＰ２は、表１の計算式（１）及び
（２）になる。したがって、圧力比率Ｒ＝Ｐ１／Ｐ２
は、表１の計算式（３）のようになり、風速Ｖは、表１
の計算式（４）になる。
【００１５】
【表１】
【００１６】すなわち、圧力センサ１２ｘ，１２ｙでそ
れぞれ風圧Ｐ１及びＰ２に応じた電気信号を増幅器３１
で増幅してから、Ａ／Ｄ変換器３２でデジタル値に変換
してＣＰＵ３３に取り込み、その圧力比率Ｒを求めれ
ば、表１の計算式（３）から角度δが求められ、続いて
表１の計算式（４）から風速Ｖを求めることができる。
このようにして求められた角度δ及び風速Ｖは、表示器
３５に表示される。上記の計算式では、圧力センサ１２
ｘ，１２ｙにのみ風圧を受けるＸ，Ｙ平面の２次元につ
いての例であるが、任意の方向から吹く風の場合には、
風圧を受ける圧力センサについての風速のベクトル成分
を演算で求めることにより、風向と風速を求めることが
できる。なお、上記の計算において、傾斜計２１で検出
される傾斜角度β，γ及び方位計２２の角度αを考慮し
ない場合の例を説明したが、演算部３０による演算に際
して、傾斜計２１で検出される傾斜角度β，γによる補
正を行うことにより、船体２が傾斜していない状態での
風向及び風速を計算することができ、またその計算結果
で得られる風向に方位計２２で検出される角度αの補正
を加えることにより、方位に対応する絶対的な風向を求
めることができる。
れぞれ風圧Ｐ１及びＰ２に応じた電気信号を増幅器３１
で増幅してから、Ａ／Ｄ変換器３２でデジタル値に変換
してＣＰＵ３３に取り込み、その圧力比率Ｒを求めれ
ば、表１の計算式（３）から角度δが求められ、続いて
表１の計算式（４）から風速Ｖを求めることができる。
このようにして求められた角度δ及び風速Ｖは、表示器
３５に表示される。上記の計算式では、圧力センサ１２
ｘ，１２ｙにのみ風圧を受けるＸ，Ｙ平面の２次元につ
いての例であるが、任意の方向から吹く風の場合には、
風圧を受ける圧力センサについての風速のベクトル成分
を演算で求めることにより、風向と風速を求めることが
できる。なお、上記の計算において、傾斜計２１で検出
される傾斜角度β，γ及び方位計２２の角度αを考慮し
ない場合の例を説明したが、演算部３０による演算に際
して、傾斜計２１で検出される傾斜角度β，γによる補
正を行うことにより、船体２が傾斜していない状態での
風向及び風速を計算することができ、またその計算結果
で得られる風向に方位計２２で検出される角度αの補正
を加えることにより、方位に対応する絶対的な風向を求
めることができる。
【００１７】また、上記の各計算式では、気温による空
気の特性値である密度ρや抵抗係数Ｃｄの変化、あるい
は計測本体１１の風に対向しない圧力センサ１２に負圧
が生じ、これらの影響を受けて理論値と異なった値にな
ることがある。そのため、各圧力センサ間の圧力比率Ｒ
と、傾斜角度β，γと風向角度δと風速Ｖとの関係を実
験的に求め、この値を記憶部３４に記憶することによ
り、ＣＰＵ３３による演算に際して、記憶部３４の値を
参照して求めることができる。
気の特性値である密度ρや抵抗係数Ｃｄの変化、あるい
は計測本体１１の風に対向しない圧力センサ１２に負圧
が生じ、これらの影響を受けて理論値と異なった値にな
ることがある。そのため、各圧力センサ間の圧力比率Ｒ
と、傾斜角度β，γと風向角度δと風速Ｖとの関係を実
験的に求め、この値を記憶部３４に記憶することによ
り、ＣＰＵ３３による演算に際して、記憶部３４の値を
参照して求めることができる。
【００１８】上記構成の風向風速測定装置１によれば、
６面体の各表面に圧力センサ１２を設けた計測本体１１
を、細い線材からなる支持部材１３で船体２に対して一
定方向に取り付け、圧力センサ１２で検出された風圧に
関する電気信号が演算部３０に取り込まれ、同じ船体２
に搭載された傾斜計２１で検出される傾斜角度、及び方
位計２２で検出される角度に基づいて、任意の方向から
吹く風の風向及び風速を演算により求めることができ
る。圧力センサ１２が設けられる計測本体１１は、圧力
センサ１２を設けるに適した比較的に小さな立方体で、
角部が球面状に形成され、かつその計測本体１１を支持
する支持部材１３が細長い剛性を有する線材で形成され
ているため、計測本体１１の周囲を通過する風の流れを
乱すことがなく、正確な風向及び風速を測定することが
可能になり、かつ小型で任意の場所に取り付けることが
可能になる。また、本実施形態では、移動体である船体
２に搭載された傾斜計２１及び方位計２２により検出し
た値に基づいて、演算部３０で演算することで、船体２
が傾斜したり、方位に対して所定の方向に向いている場
合でも、正しい風向及び風速を求めることができる。さ
らに、風向及び風速と複数の圧力センサ１２で検出した
圧力比率と傾斜計２１で検出した傾斜角度との関係の実
験データをあらかじめ記憶部３４に記憶させておけば、
この記憶値と実測した圧力比率及び傾斜角度を参照して
ＣＰＵ３３により演算することで、理論的な計算のみに
よる場合より正確に風向及び風速を求めることができ
る。本実施形態の風向風速測定装置で求められる風向及
び風速は、船体２から観測される値である。
６面体の各表面に圧力センサ１２を設けた計測本体１１
を、細い線材からなる支持部材１３で船体２に対して一
定方向に取り付け、圧力センサ１２で検出された風圧に
関する電気信号が演算部３０に取り込まれ、同じ船体２
に搭載された傾斜計２１で検出される傾斜角度、及び方
位計２２で検出される角度に基づいて、任意の方向から
吹く風の風向及び風速を演算により求めることができ
る。圧力センサ１２が設けられる計測本体１１は、圧力
センサ１２を設けるに適した比較的に小さな立方体で、
角部が球面状に形成され、かつその計測本体１１を支持
する支持部材１３が細長い剛性を有する線材で形成され
ているため、計測本体１１の周囲を通過する風の流れを
乱すことがなく、正確な風向及び風速を測定することが
可能になり、かつ小型で任意の場所に取り付けることが
可能になる。また、本実施形態では、移動体である船体
２に搭載された傾斜計２１及び方位計２２により検出し
た値に基づいて、演算部３０で演算することで、船体２
が傾斜したり、方位に対して所定の方向に向いている場
合でも、正しい風向及び風速を求めることができる。さ
らに、風向及び風速と複数の圧力センサ１２で検出した
圧力比率と傾斜計２１で検出した傾斜角度との関係の実
験データをあらかじめ記憶部３４に記憶させておけば、
この記憶値と実測した圧力比率及び傾斜角度を参照して
ＣＰＵ３３により演算することで、理論的な計算のみに
よる場合より正確に風向及び風速を求めることができ
る。本実施形態の風向風速測定装置で求められる風向及
び風速は、船体２から観測される値である。
【００１９】図７は本発明の他の実施形態の風向風速測
定装置の計測部の斜視図、図８は図７の計測部のＸＺ平
面に沿った拡大断面図である。なお、前記実施形態に対
応する部分は同一の符号を記す。
定装置の計測部の斜視図、図８は図７の計測部のＸＺ平
面に沿った拡大断面図である。なお、前記実施形態に対
応する部分は同一の符号を記す。
【００２０】この実施形態の計測部４０は、前記と同様
の６面体からなる計測本体１１の各面に６個の圧力セン
サ１２ｘ，１２ｘ’，１２ｙ，１２ｙ’，１２ｚ，１２
ｚ’が設けられ、かつ計測本体１１を支持するとともに
船体２に取り付けるための支持部材１３が設けられてい
る。また、この計測本体１１は、中空の立方体に形成さ
れ、その内部に設けられた取り付け部１１ａに温度を検
知する温度センサ４２が配置され、かつＸ軸及びＹ軸に
直交する表面（４か所）には窓部４１が形成され、外部
の風が窓部４１を通して中空の立方体内に流通するよう
になっている。この窓部４１は、計測本体１１の面に多
数の横に長い孔４１ａが形成され、その孔４１ａの外側
に斜め下向きに突出されたひさし部４１ｂが形成されて
いる。このような窓部４１は、例えば、計測本体１１の
内部側から孔４１ａの大きさのひさし部４１ｂを外側に
打ち出すことで形成される。そして、この窓部４１が形
成された面では、圧力センサ１２がひさし部４１ｂの先
端部に設けられている。すなわち、計測本体１１は、窓
部４１の孔４１ａを通して中空体の内部に横方向から自
由に風が流通し、その風の温度が温度センサ４２で検知
されるようになっている。そして、圧力センサ１２及び
温度センサ４２で検出された電気信号は、前記実施形態
と同様に演算部３０に伝達される。演算部３０では、空
気の特性値である密度ρや抵抗係数Ｃｄをあらかじめ温
度関数として設定された計算式から求めるか、またはあ
らかじめ記憶部３４などに記憶されている温度に対する
密度ρや抵抗係数Ｃｄを読み出し、それらの値を用いて
圧力センサ１２で検出された風圧から風向及び風速を求
める。なお、計測本体１１の窓部４１は、少なくとも中
空体の内部に空気が自由に流通するように形成されてい
ればよく任意の形状の孔などにすることもできる。ま
た、演算部３０において風向及び風速を算出するとき
に、密度や抵抗係数以外の温度により変化する空気の他
の特性値を考慮する必要があるときには、そのような他
の特性値を利用することもできる。
の６面体からなる計測本体１１の各面に６個の圧力セン
サ１２ｘ，１２ｘ’，１２ｙ，１２ｙ’，１２ｚ，１２
ｚ’が設けられ、かつ計測本体１１を支持するとともに
船体２に取り付けるための支持部材１３が設けられてい
る。また、この計測本体１１は、中空の立方体に形成さ
れ、その内部に設けられた取り付け部１１ａに温度を検
知する温度センサ４２が配置され、かつＸ軸及びＹ軸に
直交する表面（４か所）には窓部４１が形成され、外部
の風が窓部４１を通して中空の立方体内に流通するよう
になっている。この窓部４１は、計測本体１１の面に多
数の横に長い孔４１ａが形成され、その孔４１ａの外側
に斜め下向きに突出されたひさし部４１ｂが形成されて
いる。このような窓部４１は、例えば、計測本体１１の
内部側から孔４１ａの大きさのひさし部４１ｂを外側に
打ち出すことで形成される。そして、この窓部４１が形
成された面では、圧力センサ１２がひさし部４１ｂの先
端部に設けられている。すなわち、計測本体１１は、窓
部４１の孔４１ａを通して中空体の内部に横方向から自
由に風が流通し、その風の温度が温度センサ４２で検知
されるようになっている。そして、圧力センサ１２及び
温度センサ４２で検出された電気信号は、前記実施形態
と同様に演算部３０に伝達される。演算部３０では、空
気の特性値である密度ρや抵抗係数Ｃｄをあらかじめ温
度関数として設定された計算式から求めるか、またはあ
らかじめ記憶部３４などに記憶されている温度に対する
密度ρや抵抗係数Ｃｄを読み出し、それらの値を用いて
圧力センサ１２で検出された風圧から風向及び風速を求
める。なお、計測本体１１の窓部４１は、少なくとも中
空体の内部に空気が自由に流通するように形成されてい
ればよく任意の形状の孔などにすることもできる。ま
た、演算部３０において風向及び風速を算出するとき
に、密度や抵抗係数以外の温度により変化する空気の他
の特性値を考慮する必要があるときには、そのような他
の特性値を利用することもできる。
【００２１】上記構成の計測部４０では、計測本体１１
が中空体で内部に温度センサ４２が配置され、横方向の
面には窓部４１が形成され、外部の風が窓部４１を通し
て中空体内に流通し、その風の温度が温度センサ４２で
検知される。演算部３０では、温度センサ４２で検知さ
れた温度に対応する空気の密度ρや抵抗係数Ｃｄなどが
計算式から求められたり、あるいはあらかじめ記憶され
ている記憶部３４から読み出され、それらの値を用いて
圧力センサ１２で検出された風圧から風向及び風速が求
められる。したがって、温度に応じた正確な風向及び風
速を求めることができる。計測本体１１は、その横の面
（４か所）に窓部４１の孔４１ａが形成され、かつ孔４
１ａの外側に斜め下向きのひさし部４１ｂが形成されて
いることで、上から降る雨がひさし部４１ｂに遮られて
中空体の内部に侵入することがない。また、温度センサ
４２は、計測本体１１の中空体内に配置されるため、直
射日光を受けることがなく、正確な風の温度を検出する
ことができる。
が中空体で内部に温度センサ４２が配置され、横方向の
面には窓部４１が形成され、外部の風が窓部４１を通し
て中空体内に流通し、その風の温度が温度センサ４２で
検知される。演算部３０では、温度センサ４２で検知さ
れた温度に対応する空気の密度ρや抵抗係数Ｃｄなどが
計算式から求められたり、あるいはあらかじめ記憶され
ている記憶部３４から読み出され、それらの値を用いて
圧力センサ１２で検出された風圧から風向及び風速が求
められる。したがって、温度に応じた正確な風向及び風
速を求めることができる。計測本体１１は、その横の面
（４か所）に窓部４１の孔４１ａが形成され、かつ孔４
１ａの外側に斜め下向きのひさし部４１ｂが形成されて
いることで、上から降る雨がひさし部４１ｂに遮られて
中空体の内部に侵入することがない。また、温度センサ
４２は、計測本体１１の中空体内に配置されるため、直
射日光を受けることがなく、正確な風の温度を検出する
ことができる。
【００２２】なお、上記各実施形態において、風向風速
測定装置１を船体２に設けた例を説明したが、他の任意
の陸上を移動する車両などの移動体に設けることもで
き、また移動体自体の傾斜が問題にならないものでは、
方位計２２のみ搭載されていればよい。さらに、固定さ
れた場所における風向及び風速を測定する場合には、傾
斜計及び方位計も必要がなくなる。
測定装置１を船体２に設けた例を説明したが、他の任意
の陸上を移動する車両などの移動体に設けることもで
き、また移動体自体の傾斜が問題にならないものでは、
方位計２２のみ搭載されていればよい。さらに、固定さ
れた場所における風向及び風速を測定する場合には、傾
斜計及び方位計も必要がなくなる。
【００２３】また、本実施形態の計測本体１１は、６面
を有する立方体を例に説明したが、少なくとも任意の方
向からの風を検出することができるように、複数の圧力
センサを取り付けることができる立体物であればよく、
球体なども好ましく、圧力センサの個数も６個に限らず
それ以上設けてもよく、取り付け角度も立体物に応じて
任意にできる。さらに、計測本体１１自体の取り付け
は、移動体あるいは固定された場所の構造物に対し、一
定の決められた方向であればよい。
を有する立方体を例に説明したが、少なくとも任意の方
向からの風を検出することができるように、複数の圧力
センサを取り付けることができる立体物であればよく、
球体なども好ましく、圧力センサの個数も６個に限らず
それ以上設けてもよく、取り付け角度も立体物に応じて
任意にできる。さらに、計測本体１１自体の取り付け
は、移動体あるいは固定された場所の構造物に対し、一
定の決められた方向であればよい。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の風向風速測
定装置によれば、任意の方向からの風の風向及び風速を
簡単に測定することができ、かつ計測本体を小さく形成
できるため、どこでも簡単に取り付けることができる。
また、移動体に取り付ければ、傾斜計あるいは方位計に
基づいて風向及び風速を演算すれば、移動体が傾斜した
り、移動方向を変更しても簡易に正確な風向及び風速が
測定できる。さらに、風の温度も検知できるようにすれ
ば、より正確な風向及び風速が測定できる。
定装置によれば、任意の方向からの風の風向及び風速を
簡単に測定することができ、かつ計測本体を小さく形成
できるため、どこでも簡単に取り付けることができる。
また、移動体に取り付ければ、傾斜計あるいは方位計に
基づいて風向及び風速を演算すれば、移動体が傾斜した
り、移動方向を変更しても簡易に正確な風向及び風速が
測定できる。さらに、風の温度も検知できるようにすれ
ば、より正確な風向及び風速が測定できる。
【図１】本発明実施形態の風向風速測定装置の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】本発明実施形態の風向風速測定装置の計測部の
斜視図である。
斜視図である。
【図３】本発明実施形態の風向風速測定装置の計測部と
方位の関係を説明する図である。
方位の関係を説明する図である。
【図４】本発明実施形態の風向風速測定装置の計測部の
横方向の傾きを説明する図である。
横方向の傾きを説明する図である。
【図５】本発明実施形態の風向風速測定装置の計測部の
前後方向の傾きを説明する図である。
前後方向の傾きを説明する図である。
【図６】本発明実施形態の風向風速測定装置の計測部の
風向との関係を説明する図である。
風向との関係を説明する図である。
【図７】本発明の他の実施形態の風向風速測定装置の計
測部の斜視図である。
測部の斜視図である。
【図８】図７の計測部のＸＺ平面に沿った拡大断面図で
ある。
ある。
１ 風向風速測定装置 ２ 船体 １０ 計測部 １１ 計測本体 １２ 圧力センサ １３ 支持部材 ２１ 傾斜計 ２２ 方位計 ３０ 演算部 ３１ 増幅器 ３２ Ａ／Ｄ変換器 ３３ 中央処理装置（ＣＰＵ） ３４ 記憶部 ３５ 表示器 ４０ 計測部 ４１ 窓部 ４１ａ 孔 ４１ｂ ひさし部 ４２ 温度センサ
Claims (8)
- 【請求項１】 立体的な形状を有しその周囲の表面に任
意の方向からの風を受ける複数個の圧力センサを設けた
計測本体、及び該計測本体を支持する細い線材で構造物
に取り付けるための支持部材からなる計測部と、前記複
数個の圧力センサで検出した風圧により風向と風速とを
算出する演算部とを備えた風向風速測定装置。 - 【請求項２】 前記計測本体は、６面体でありその各面
に圧力センサが設けられている請求項１記載の風向風速
測定装置。 - 【請求項３】 前記計測本体は、球体でありその表面に
圧力センサが設けられている請求項１記載の風向風速測
定装置。 - 【請求項４】 前記構造物は、静止体である請求項１記
載の風向風速測定装置。 - 【請求項５】 前記構造物は、移動体であり、該移動体
に搭載された方位計で検出される角度に基づいて前記演
算部が風向及び風速を算出する請求項１記載の風向風速
測定装置。 - 【請求項６】 前記構造物は、移動体であり、該移動体
に搭載された傾斜計で検出され傾斜角度及び方位計で検
出される角度に基づいて前記演算部が風向及び風速を算
出する請求項１記載の風向風速測定装置。 - 【請求項７】 前記演算部は、前記圧力センサ間の圧力
比率と前記傾斜計で検出される傾斜角度と風向及び風速
との関係を実験的に求めたデータを記憶した記憶部を有
し、該記憶部のデータと実測データとを比較して風向及
び風速を算出する請求項６記載の風向風速測定装置。 - 【請求項８】 前記計測本体は内部に空気が流通する中
空体に形成され、その中空体の内部に温度センサが配置
され、前記演算部は前記温度センサで検出した温度に対
応する空気の特性値を用いて、複数個の圧力センサで検
出した風圧により風向と風速とを算出する請求項１記載
の風向風速測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27066795A JPH0989919A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 風向風速測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27066795A JPH0989919A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 風向風速測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989919A true JPH0989919A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17489275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27066795A Pending JPH0989919A (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 風向風速測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0989919A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103245795A (zh) * | 2013-04-06 | 2013-08-14 | 国家电网公司 | 三维风速风向测量***及其测量方法 |
| JP2016080552A (ja) * | 2014-10-18 | 2016-05-16 | シスメット株式会社 | 気象情報通知システム |
| KR102242162B1 (ko) * | 2020-08-05 | 2021-04-30 | 대한민국(기상청 국립기상과학원장) | 이동체에 탑재된 풍향풍속계의 측정값에 대하여, 이동체의 기울어짐 상태에 따른 오차를 반영하여 진풍향풍속값을 산출하는 방법 및 이를 사용한 장치 |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP27066795A patent/JPH0989919A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103245795A (zh) * | 2013-04-06 | 2013-08-14 | 国家电网公司 | 三维风速风向测量***及其测量方法 |
| JP2016080552A (ja) * | 2014-10-18 | 2016-05-16 | シスメット株式会社 | 気象情報通知システム |
| KR102242162B1 (ko) * | 2020-08-05 | 2021-04-30 | 대한민국(기상청 국립기상과학원장) | 이동체에 탑재된 풍향풍속계의 측정값에 대하여, 이동체의 기울어짐 상태에 따른 오차를 반영하여 진풍향풍속값을 산출하는 방법 및 이를 사용한 장치 |
| US11243222B1 (en) | 2020-08-05 | 2022-02-08 | National Institute of Meteorological Sciences | Method for calculating true wind direction and true wind speed by adjusting measured values of anemometer mounted on moving body based on observation errors caused by degree of slant of moving body and device using the same |
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