一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，包括發(fā)射盤，其頂部固定有超聲波模塊和支柱；反射盤，固定于所述支柱的另一端，用于反射所述超聲波模塊發(fā)射的超聲波；主控模塊，控制所述超聲波模塊發(fā)射或者接收超聲波，并傳輸數(shù)據(jù)到所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊?，F(xiàn)有技術(shù)中，超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭相對(duì)設(shè)置，超聲波的傳播路徑即為超聲波發(fā)射探頭和接收探頭之間的距離。而本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，超聲波傳播路徑為超聲波發(fā)射點(diǎn)到位于反射盤的反射點(diǎn)再到超聲波接收點(diǎn)的折線距離。通過這種設(shè)計(jì)，可以在超聲波經(jīng)過路徑相同的情況下，減小超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的體積，使其適用范圍更廣，運(yùn)輸存儲(chǔ)也更節(jié)省空間。
【專利說明】一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)速風(fēng)向儀。具體地說是一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)速風(fēng)向儀是用于監(jiān)測(cè)風(fēng)速、風(fēng)向的專用儀器，可自動(dòng)記錄風(fēng)速與風(fēng)向參數(shù)，其主要應(yīng)用在工程機(jī)械(起重機(jī)、履帶吊、門吊、塔吊等)、風(fēng)力發(fā)電、氣象等領(lǐng)域。
[0003]風(fēng)速風(fēng)向儀的種類很多，普遍采用的測(cè)定風(fēng)速的儀器是風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)，它的感應(yīng)部分是由三個(gè)或四個(gè)圓錐形或半球形的空杯組成?？招谋瓪す潭ㄔ诨コ?20°的三叉星形支架上或互成90°的十字形支架上，杯的凹面順著一個(gè)方向排列，整個(gè)橫臂架則固定在一根垂直的旋轉(zhuǎn)軸上。當(dāng)風(fēng)杯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)同軸的多齒截光盤或磁棒轉(zhuǎn)動(dòng)，通過電路得到與風(fēng)杯轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，經(jīng)換算后就能得出實(shí)際風(fēng)速值。但上述結(jié)構(gòu)的風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)，在冬季，風(fēng)杯或風(fēng)擺常由于結(jié)冰而卡死不能轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0004]為解決上述結(jié)構(gòu)存在的問題，提出了超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，應(yīng)用的原理就是:聲音在空氣中的傳播速度，會(huì)和風(fēng)向上的氣流速度疊加，若超聲波的傳播方向與風(fēng)向相同，它的速度會(huì)加快；反之，若超聲波的傳播方向與風(fēng)向相反，它的速度會(huì)變慢。因此，在固定的檢測(cè)條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風(fēng)速函數(shù)對(duì)應(yīng)，通過計(jì)算即可得到精確的風(fēng)速和風(fēng)向。
[0005]如現(xiàn)有專利文獻(xiàn)CN102323443A，就公開了一種“超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀”其包括底座，在底座的頂面上設(shè)有固定座，固定座包括上、下相對(duì)設(shè)置的上、下圓盤，四根立管的上、下端分別與上，下圓盤固定，四個(gè)超聲波探頭分別固定在四根立管上，下圓盤固定在底座的頂面上。上述四個(gè)超聲波探頭在同一平面內(nèi)相互間隔90度布置，所述主控模塊用于控制四個(gè)超聲波探頭依次循環(huán)發(fā)射或者接收超聲波，并利用兩對(duì)相對(duì)設(shè)置的超聲波發(fā)射和接收探頭，運(yùn)用時(shí)差法測(cè)量沿空氣傳播的正反兩個(gè)不同方向反射的超聲波到達(dá)接收端的時(shí)差，計(jì)算出這兩個(gè)方向的超聲波傳播速度，再根據(jù)疊加原理求出風(fēng)速的大小和方向。由于沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，因此不存在機(jī)械磨損、阻塞等問題，同時(shí)也沒有“機(jī)械慣性”，可捕捉瞬時(shí)的風(fēng)速變化，不僅可測(cè)出常規(guī)風(fēng)速(平均風(fēng)速)，也可測(cè)得任意方向上的風(fēng)速分量。
[0006]上述方案在實(shí)際測(cè)量時(shí)，超聲波傳播的路徑即為發(fā)射探頭到其對(duì)應(yīng)的接收探頭的直線距離。但如果超聲波傳播的路徑過短，則有可能測(cè)算不出時(shí)間差值。因此，為了滿足超聲波對(duì)傳輸路徑長(zhǎng)度的要求，上述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的超聲波發(fā)射探頭和對(duì)應(yīng)的超聲波接收探頭的間距一般不得少于100mm，使得制造出的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀體積過大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]為此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀體積過大，從而提供一種既能滿足測(cè)量時(shí)對(duì)超聲波路徑的要求，體積又相對(duì)較小的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:[0009]本實(shí)用新型提供了一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，包括:
[0010]發(fā)射盤，其頂部固定有超聲波模塊及支柱；
[0011]反射盤，固定于所述支柱的另一端上，用于反射所述超聲波模塊發(fā)射的超聲波；
[0012]主控模塊，控制所述超聲波模塊發(fā)射或者接收超聲波，并傳輸數(shù)據(jù)到信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊；
[0013]所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，將所述主控模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)-模轉(zhuǎn)換后輸出。
[0014]本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，所述超聲波模塊，包括位于同一圓周且相互間隔90度設(shè)置的第一超聲波傳感器、第二超聲波傳感器、第三超聲波傳感器以及第四超聲波傳感器。
[0015]本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，所述反射盤中心位置成型有反射凹面；
[0016]所述第一超聲波傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面上的第一反射點(diǎn)反射后被所述第三超聲波傳感器接收，所述第三超聲波傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面上的第一反射點(diǎn)反射后被所述第一超聲波傳感器接收，所述第一反射點(diǎn)位于以所述第一超聲波傳感器和所述第三超聲波傳感器為焦點(diǎn)的橢圓上；
[0017]所述第二超聲波傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面上的第二反射點(diǎn)反射后被所述第四超聲波傳感器接收，所述第四超聲波傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面上的第二反射點(diǎn)反射后被所述第二超聲波傳感器接收，所述第二反射點(diǎn)位于以所述第二超聲波傳感器和所述第四超聲波傳感器為焦點(diǎn)的橢圓上。
[0018]本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，所述第一超聲波傳感器與所述第三超聲波傳感器以及所述第一反射點(diǎn)組成的三角形為等腰直角三角形；
[0019]所述第二超聲波傳感器與所述第四超聲波傳感器以及所述第二反射點(diǎn)組成的三角形為等腰直角三角形。
[0020]本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括:
[0021]加熱模塊，其包括設(shè)置于所述反射盤上的上加熱器和設(shè)置于所述發(fā)射盤上的下加熱器；
[0022]溫度采集模塊，用于采集溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述主控模塊；
[0023]氣壓采集模塊，用于采集氣壓數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述主控模塊；
[0024]所述主控模塊根據(jù)輸入的所述溫度數(shù)據(jù)控制所述加熱模塊開啟或者關(guān)閉。
[0025]本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括:
[0026]頂蓋，設(shè)置于所述反射盤的頂部；
[0027]底座，設(shè)置于所述發(fā)射盤的底部；
[0028]所述溫度采集模塊、所述氣壓采集模塊、所述主控模塊以及所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊均設(shè)置于所述底座上。
[0029]本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括:
[0030]第一防水圈，設(shè)置于所述頂蓋與所述反射盤之間；
[0031]第二防水圈，設(shè)置于所述底座與所述發(fā)射盤之間。
[0032]本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括:
[0033]航空接插件，設(shè)置于所述底座的底部，與外設(shè)電纜線接口相匹配，且與所述主控模塊信號(hào)連接。[0034]本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，所述主控模塊選用M16C3062單片機(jī)。
[0035]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0036](I)本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，包括發(fā)射盤，其頂部固定有超聲波模塊和支柱；反射盤，固定于所述支柱的另一端，用于反射所述超聲波模塊發(fā)射的超聲波；主控模塊，控制所述超聲波模塊發(fā)射或者接收超聲波，并傳輸數(shù)據(jù)到信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，將所述主控模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)-模轉(zhuǎn)換后輸出?，F(xiàn)有技術(shù)中，超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭相對(duì)設(shè)置，超聲波的傳播路徑即為超聲波發(fā)射探頭和接收探頭之間的距離。而本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，超聲波傳播路徑為超聲波發(fā)射點(diǎn)到位于反射盤的反射點(diǎn)再到超聲波接收點(diǎn)的折線距離。通過這種設(shè)計(jì)，可以在超聲波路徑長(zhǎng)度相同的情況下，減小超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的體積，使其適用范圍更廣，運(yùn)輸存儲(chǔ)也更節(jié)省空間。
[0037](2)本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，所述超聲波模塊包括相互間隔90度設(shè)置的第一超聲波傳感器、第二超聲波傳感器、第三超聲波傳感器以及第四超聲波傳感器。通過這種設(shè)置，可以很方便的運(yùn)用時(shí)差法，通過獲取沿空氣傳播的正反兩個(gè)不同方向發(fā)射的超聲波到達(dá)接收端的時(shí)差，計(jì)算出當(dāng)前的風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)。
[0038](3)本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，所述反射盤中心位置設(shè)置有反射凹面，所述第一超聲波傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面上的第一反射點(diǎn)反射后被所述第三超聲波傳感器接收，所述第三超聲波傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面上的第一反射點(diǎn)反射后被所述第一超聲波傳感器接收，所述第一反射點(diǎn)位于以所述第一超聲波傳感器和所述第三超聲波傳感器為焦點(diǎn)的橢圓上；所述第二超聲波傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面上的第二反射點(diǎn)反射后被所述第四超聲波傳感器接收，所述第四超聲波傳感器發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面上的第二反射點(diǎn)反射后被所述第二超聲波傳感器接收，所述第二反射點(diǎn)位于以所述第二超聲波傳感器和所述第四超聲波傳感器為焦點(diǎn)的橢圓上。根據(jù)橢圓第一定義(平面內(nèi)到兩定點(diǎn)F1、F2的距離之和為常數(shù)2a (2a大于這兩定點(diǎn)之間的距離)的動(dòng)點(diǎn)P的集合(或軌跡)叫橢圓，所述兩定點(diǎn)F1、F2為橢圓的焦點(diǎn))可知，本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的超聲波的傳播路徑的長(zhǎng)度是不變的。作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，所述第一超聲波傳感器與所述第三超聲波傳感器以及所述第一反射點(diǎn)組成的三角形為等腰直角三角形；所述第二超聲波傳感器與所述第四超聲波傳感器以及所述第二反射點(diǎn)組成的三角形為等腰直角三角形。這樣可以很方便的獲取計(jì)算風(fēng)速和風(fēng)向所需要的數(shù)據(jù)。計(jì)算風(fēng)速和風(fēng)向的數(shù)學(xué)算法屬于現(xiàn)有技術(shù)，只要把相應(yīng)的數(shù)據(jù)代入，即可獲取當(dāng)前的風(fēng)速和風(fēng)向。
[0039](4)本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括加熱模塊，其包括設(shè)置于所述反射盤上的上加熱器和設(shè)置于所述發(fā)射盤上的下加熱器；溫度采集模塊，用于采集溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述主控模塊；氣壓采集模塊，用于采集氣壓數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述主控模塊；所述主控模塊根據(jù)輸入的所述溫度數(shù)據(jù)控制所述加熱模塊開啟或者關(guān)閉。當(dāng)外界溫度低于預(yù)設(shè)溫度，開啟加熱模塊，當(dāng)外界溫度高于預(yù)設(shè)溫度，關(guān)閉加熱模塊。實(shí)現(xiàn)了對(duì)加熱裝置的自動(dòng)控制，避免了人工操作的麻煩，降低了能耗。通過氣壓采集模塊，還可以獲取外部的氣壓數(shù)據(jù)，為使用者提供更多的氣象參數(shù)。
[0040](5)本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括頂蓋，設(shè)置于反射盤的頂部；底座，設(shè)置于所述發(fā)射盤的底部；所述頂蓋與所述反射盤之間還設(shè)置有第一防水圈；所述底座與所述發(fā)射盤之間還設(shè)置有第二防水圈。通過增加頂蓋和底座，可以使所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀更加牢固，增強(qiáng)設(shè)備抗外力破壞能力；通過設(shè)置防水圈，可以增強(qiáng)設(shè)備的防水性能。
[0041](6)本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括航空接插件，設(shè)置于底座的底部，與外設(shè)電纜線接口相匹配，且與主控模塊信號(hào)連接。通過設(shè)置航空接插件，可以很便捷的將外界數(shù)據(jù)輸入主控模塊，同時(shí)也可以很便捷的將主控模塊的數(shù)據(jù)輸出。所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出模擬信號(hào)，所述航空接插件輸出數(shù)字信號(hào)，因此，本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，既可以提供數(shù)字信號(hào)，也可以提供模擬信號(hào)，適用范圍廣，可以與多種設(shè)備配合使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0042]為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0043]圖1是本實(shí)用新型所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2是本實(shí)用新型所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀發(fā)射盤上的超聲波模塊和支柱的分布示意圖；
[0045]圖3是本實(shí)用新型所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀反射盤的仰視圖；
[0046]圖4是本實(shí)用新型所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀底座的仰視圖；
[0047]圖5是本實(shí)用新型所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的結(jié)構(gòu)框圖；
[0048]圖6是實(shí)施例3所述主控模塊的電路圖；
[0049]圖7是實(shí)施例3所述超聲波模塊的電路圖；
[0050]圖8是實(shí)施例3所述加熱模塊的電路圖；
[0051]圖9是實(shí)施例3所述溫度采集模塊和氣壓采集模塊的電路圖；
[0052]圖10是實(shí)施例3所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊的電路圖；
[0053]圖11是實(shí)施例3所述航空插接件的電路圖；
[0054]圖12是實(shí)施例3所述電源模塊的電路圖；
[0055]圖13是實(shí)施例3所述485通信模塊的電路圖；
[0056]圖14是實(shí)施例3所述外部看門狗的電路圖。
[0057]圖中附圖標(biāo)記表示為:1_發(fā)射盤,2-反射盤，3-加熱模塊，4-溫度采集模塊，5-氣壓采集模塊，6-主控模塊，7-信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，8a-頂蓋，Sb-底座，9-航空插接件，11_超聲波模塊，12-支柱，21-反射凹面，31-上加熱器，32-下加熱器，111-第一超聲波傳感器，112-第二超聲波傳感器，113-第三超聲波傳感器，114-第四超聲波傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0058]實(shí)施例1
[0059]本實(shí)施例提供了一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，如圖1所示，包括:
[0060]發(fā)射盤1，其頂部固定有超聲波模塊11及支柱12。
[0061]反射盤2，固定于所述支柱12的另一端上，用于反射所述超聲波模塊11發(fā)射的超聲波。
[0062]主控模塊6，控制所述超聲波模塊11發(fā)射或者接收超聲波，并傳輸數(shù)據(jù)到信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊7 ；[0063]所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊7，將所述主控模塊6輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)-模轉(zhuǎn)換后輸出。
[0064]如圖1所示，所述發(fā)射盤I與所述發(fā)射盤2相互平行，且所述發(fā)射盤I的中心點(diǎn)與所述發(fā)射盤2的中心點(diǎn)的連線與所述發(fā)射盤I垂直。
[0065]現(xiàn)有技術(shù)中，超聲波發(fā)射探頭和超聲波接收探頭相對(duì)設(shè)置，超聲波的傳播路徑即為超聲波發(fā)射探頭和接收探頭之間的距離。而本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，超聲波傳播路徑為超聲波發(fā)射點(diǎn)到位于反射盤的反射點(diǎn)再到超聲波接收點(diǎn)的折線距離。通過這種設(shè)計(jì)，可以在超聲波路徑長(zhǎng)度相同的情況下，減小超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的體積，使其適用范圍更廣，運(yùn)輸存儲(chǔ)也更節(jié)省空間。
[0066]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖2所示，本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，所述超聲波模塊11，包括位于同一圓周且相互間隔90度設(shè)置的第一超聲波傳感器111、第二超聲波傳感器112、第三超聲波傳感器113以及第四超聲波傳感器114。且所述第一超聲波傳感器111、所述第二超聲波傳感器112、所述第三超聲波傳感器113以及所述第四超聲波傳感器114相對(duì)于所述發(fā)射盤I的中心點(diǎn)中心對(duì)稱。
[0067]使用時(shí)，所述主控模塊6控制所述第一超聲波傳感器111、所述第二超聲波傳感器112、所述第三超聲波傳感器113以及所述第四超聲波傳感器114依次循環(huán)向所述反射盤2發(fā)射超聲波，相應(yīng)的，所述第三超聲波傳感器113、所述第四超聲波傳感器114、所述第一超聲波傳感器111以及所述第二超聲波傳感器112依次循環(huán)接收經(jīng)所述反射盤2反射回來(lái)的對(duì)應(yīng)的所述超聲波。即同一工作狀態(tài)下，只有一對(duì)超聲波傳感器處于發(fā)射和接收狀態(tài)。
[0068]本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，通過這種設(shè)置，可以很方便的運(yùn)用時(shí)差法，通過獲取沿空氣傳播的正反兩個(gè)不同方向發(fā)射的超聲波到達(dá)接收端的時(shí)差，計(jì)算出當(dāng)前的風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)。
[0069]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如圖2所示，本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，所述反射盤2中心位置成型有反射凹面21。
[0070]所述第一超聲波傳感器111發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面21上的第一反射點(diǎn)反射后被所述第三超聲波傳感器113接收，所述第三超聲波傳感器113發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面21上的第一反射點(diǎn)反射后被所述第一超聲波傳感器111接收，所述第一反射點(diǎn)位于以所述第一超聲波傳感器111和所述第三超聲波傳感器113為焦點(diǎn)的橢圓上。
[0071]所述第二超聲波傳感器112發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面21上的第二反射點(diǎn)反射后被所述第四超聲波傳感器114接收，所述第四超聲波傳感器114發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面21上的第二反射點(diǎn)反射后被所述第二超聲波傳感器112接收，所述第二反射點(diǎn)位于以所述第二超聲波傳感器112和所述第四超聲波傳感器114為焦點(diǎn)的橢圓上。
[0072]根據(jù)橢圓第一定義(平面內(nèi)到兩定點(diǎn)Fl、F2的距離之和為常數(shù)2a (2a大于這兩定點(diǎn)之間的距離)的動(dòng)點(diǎn)P的集合(或軌跡)叫橢圓，所述兩定點(diǎn)F1、F2為橢圓的焦點(diǎn))可知，本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的超聲波的傳播路徑的長(zhǎng)度是不變的。
[0073]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，所述第一超聲波傳感器111與所述第三超聲波傳感器113以及所述第一反射點(diǎn)組成的三角形為等腰直角三角形；所述第二超聲波傳感器112與所述第四超聲波傳感器114以及所述第二反射點(diǎn)組成的三角形為等腰直角三角形。
[0074]通過這種設(shè)計(jì)，運(yùn)用等腰直角三角形的勾股定理，可以很方便的獲取計(jì)算風(fēng)速和風(fēng)向所需要的具體的數(shù)據(jù)，再運(yùn)用時(shí)差法獲取當(dāng)前的風(fēng)速和風(fēng)向。運(yùn)用時(shí)差法測(cè)量沿空氣傳播的正反兩個(gè)不同方向反射的超聲波到達(dá)接收端的時(shí)差，計(jì)算出這兩個(gè)方向的超聲波傳播速度，再根據(jù)疊加原理求出風(fēng)速的大小和方向的算法屬于現(xiàn)有技術(shù)，此不贅述。
[0075]本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀保護(hù)點(diǎn)在于四個(gè)超聲波傳感器均呈45度角向所述反射凹面21發(fā)射超聲波，因此超聲波傳播路徑即為超聲波發(fā)射點(diǎn)到位于反射盤的反射點(diǎn)再到超聲波接收點(diǎn)的折線距離。通過這種設(shè)計(jì)，可以在超聲波路徑相同的情況下，減小超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的體積。
[0076]實(shí)施例2
[0077]在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，如圖5所示，還包括:
[0078]加熱模塊3，其包括設(shè)置于所述反射盤2上的上加熱器31和設(shè)置于所述發(fā)射盤I上的下加熱器32。
[0079]溫度采集模塊4，用于采集溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述主控模塊6。
[0080]氣壓采集模塊5，用于采集氣壓數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述主控模塊6。
[0081]所述主控模塊6根據(jù)輸入的所述溫度數(shù)據(jù)控制所述加熱模塊3開啟或者關(guān)閉。
[0082]測(cè)量時(shí)，當(dāng)外界溫度低于預(yù)設(shè)溫度，所述主控模塊6控制開啟加熱模塊，當(dāng)外界溫度高于預(yù)設(shè)溫度，所述主控模塊6控制關(guān)閉加熱模塊。實(shí)現(xiàn)了對(duì)加熱裝置的自動(dòng)控制，避免了人工操作的麻煩，降低了能耗。通過氣壓采集模塊，還可以獲取外部的氣壓數(shù)據(jù)，為使用者提供更多的氣象參數(shù)。
[0083]作為一種可選的實(shí)施方式，本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀還可以設(shè)置顯示屏，與所述主控模塊6信號(hào)連接，用于顯示所述主控模塊6測(cè)算出的當(dāng)前的風(fēng)速和風(fēng)向。還可以顯示所述溫度采集模塊4采集的溫度數(shù)據(jù)以及所述氣壓采集模塊5采集的氣壓數(shù)據(jù)。因此，使用者可以很便捷的獲取上述測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0084]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括:
[0085]頂蓋8a，設(shè)置于所述反射盤2的頂部。
[0086]底座Sb，設(shè)置于所述發(fā)射盤I的底部。
[0087]所述溫度采集模塊4、所述氣壓采集模塊5、所述主控模塊6以及所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊7均設(shè)置于所述底座Sb上。
[0088]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括:
[0089]第一防水圈81,設(shè)置于所述頂蓋8a與所述反射盤2之間。
[0090]第二防水圈82，設(shè)置于所述底座Sb與所述發(fā)射盤I之間。
[0091]本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，通過增加頂蓋8a和底座Sb，可以使所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀更加牢固，增強(qiáng)設(shè)備抗外力破壞能力；通過設(shè)置防水圈，可以增強(qiáng)設(shè)備的防水性能。
[0092]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括:
[0093]航空接插件9，設(shè)置于所述底座Sb的底部，與外設(shè)電纜線接口相匹配，且與所述主控模塊6信號(hào)連接。
[0094]本實(shí)施例所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，通過設(shè)置航空接插件，可以很便捷的將外界數(shù)據(jù)輸入主控模塊，同時(shí)也可以很便捷的將主控模塊的數(shù)據(jù)輸出。所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊輸出模擬信號(hào)，所述航空接插件輸出數(shù)字信號(hào)，因此，本實(shí)用新型所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，既可以提供數(shù)字信號(hào)，也可以提供模擬信號(hào)，適用范圍廣，可以與多種設(shè)備配合使用。
[0095]實(shí)施例3
[0096]在實(shí)施例1或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，所述主控模塊6選用M16C3062單片機(jī)。其引腳示意圖如圖6所示。
[0097]工作時(shí)，所述M16C3062單片機(jī)內(nèi)部計(jì)數(shù)器TB1工作在PWM模式，控制所述超聲波模塊11發(fā)送或者接收超聲波；其內(nèi)部計(jì)數(shù)器TAtlI作在捕獲模式，在超聲波發(fā)射的同時(shí)所述內(nèi)部計(jì)數(shù)器TAtl啟動(dòng)工作，接收所述超聲波的同時(shí)所述內(nèi)部計(jì)數(shù)器TAtl停止計(jì)時(shí)，即可獲取超聲波在相對(duì)的兩個(gè)超聲波傳感器間傳播的時(shí)間差，進(jìn)而根據(jù)其內(nèi)部存儲(chǔ)的時(shí)差法計(jì)算出當(dāng)前的風(fēng)速和風(fēng)向。
[0098]所述主控模塊6，即所述M16C3062單片機(jī)與所述超聲波模塊11的電路、所述加熱模塊3的電路、所述溫度采集模塊4的電路、所述氣壓采集模塊5的電路、所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊7的電路以及所述航空插接件9的電路均電氣連接。
[0099]所述超聲波模塊11的電路如圖7所示，所述加熱模塊3的電路如圖8所示，其中C0M301連接到信號(hào)板C0N12，C0N302連接到加熱板C0N100。所述溫度采集模塊4和所述氣壓采集模塊5的電路如圖9所示，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊7的電路如圖10所示，所述航空插接件9的電路如圖11所示。
[0100]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，本實(shí)施例所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括電源模塊，其電路如圖12所示，通過該電源模塊，可以將設(shè)備接入的交流電，轉(zhuǎn)換為適應(yīng)的直流電，如提供3.3V、5V的直流電壓給上述電路中的芯片。
[0101]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，本實(shí)施例所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括485通訊模塊，其電路如圖13所示，通過所述485通訊模塊可以實(shí)現(xiàn)與外界上位機(jī)的通訊。
[0102]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，本實(shí)施例所述超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，還包括外部看門狗電路，其電路如圖14所示，用于在系統(tǒng)運(yùn)行故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自復(fù)位。
[0103]上述各部分電路可以集成在同一塊主板上，集成度高，節(jié)省空間，便于安裝使用。
[0104]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于，包括: 發(fā)射盤(I)，其頂部固定有超聲波模塊(11)及支柱(12 ); 反射盤(2)，固定于所述支柱(12)的另一端上，用于反射所述超聲波模塊(11)發(fā)射的超聲波； 主控模塊(6)，控制所述超聲波模塊(11)發(fā)射或者接收超聲波，并傳輸數(shù)據(jù)到信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊(7)； 所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊(7)，將所述主控模塊(6)輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)-模轉(zhuǎn)換后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于: 所述超聲波模塊(11)，包括位于同一圓周且相互間隔90度設(shè)置的第一超聲波傳感器(111)、第二超聲波傳感器(112)、第三超聲波傳感器(113)以及第四超聲波傳感器(114)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于: 所述反射盤(2)中心位置成型有反射凹面(21)； 所述第一超聲波傳感器(111)發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面(21)上的第一反射點(diǎn)反射后被所述第三超聲波傳感器(113)接收，所述第三超聲波傳感器(113)發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面(21)上的第一反射點(diǎn)反射后被所述第一超聲波傳感器(111)接收，所述第一反射點(diǎn)位于以所述第一超聲波傳感器(111)和所述第三超聲波傳感器(113)為焦點(diǎn)的橢圓上； 所述第二超聲波傳感器(112)發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面(21)上的第二反射點(diǎn)反射后被所述第四超聲波傳感器(114)接收，所述第四超聲波傳感器(114)發(fā)射的超聲波經(jīng)所述反射凹面(21)上的第二反射點(diǎn)反射后被所述第二超聲波傳感器(112)接收，所述第二反射點(diǎn)位于以所述第二超聲波傳感器(112)和所述第四超聲波傳感器(114)為焦點(diǎn)的橢圓上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于: 所述第一超聲波傳感器(111)與所述第三超聲波傳感器(I 13)以及所述第一反射點(diǎn)組成的三角形為等腰直角三角形； 所述第二超聲波傳感器(112)與所述第四超聲波傳感器(114)以及所述第二反射點(diǎn)組成的三角形為等腰直角三角形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于，還包括: 加熱模塊(3)，其包括設(shè)置于所述反射盤(2)上的上加熱器(31)和設(shè)置于所述發(fā)射盤(I)上的下加熱器(32); 溫度采集模塊(4 )，用于采集溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述主控模塊(6 ); 氣壓采集模塊(5 )，用于采集氣壓數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述主控模塊(6 ); 所述主控模塊(6)根據(jù)輸入的所述溫度數(shù)據(jù)控制所述加熱模塊(3)開啟或者關(guān)閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于，還包括: 頂蓋(8a)，設(shè)置于所述反射盤(2)的頂部； 底座(Sb)，設(shè)置于所述發(fā)射盤(I)的底部； 所述溫度采集模塊(4)、所述氣壓采集模塊(5)、所述主控模塊(6)以及所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊(7 )均設(shè)置于所述底座(Sb )上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于，還包括:第一防水圈(81)，設(shè)置于所述頂蓋(8a)與所述反射盤(2)之間； 第二防水圈(82)，設(shè)置于所述底座(Sb)與所述發(fā)射盤(I)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于，還包括: 航空接插件(9)，設(shè)置于所述底座(Sb)的底部，與外設(shè)電纜線接口相匹配，且與所述主控模塊(6)信號(hào)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，其特征在于:所述主控模塊(6)選用M16C3062單 片機(jī)。
【文檔編號(hào)】G01P13/02GK203519637SQ201320687697
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】葉阿敏, 張勝德 申請(qǐng)人:浙江貝良風(fēng)能電子科技有限公司