一種超聲風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于超聲波風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，風(fēng)速測(cè)量通常采用轉(zhuǎn)杯、轉(zhuǎn)葉、熱風(fēng)式、超聲波式風(fēng)速計(jì)?，F(xiàn)有的超聲式風(fēng)速計(jì)主要采用低壓或者變壓器驅(qū)動(dòng)超聲換能器，這兩種方法驅(qū)動(dòng)超聲換能器可靠性不高，容易受到干擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型目的在于針對(duì)現(xiàn)有的超聲式風(fēng)速計(jì)的缺陷，提供一種系統(tǒng)干擾小，測(cè)量準(zhǔn)確的超聲風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種超聲風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，與上位機(jī)相連，其特征在于:該系統(tǒng)包括升壓模塊，高壓脈沖模塊，切換電路，四個(gè)超聲換能器，放大電路和比較電路以及MCU ;
[0006]所述四個(gè)超聲換能器兩兩相對(duì)分別垂直設(shè)置在四個(gè)方向，包括發(fā)射探頭和接收探頭，用于發(fā)射超聲波和接收超聲波；
[0007]所述升壓模塊用于將電源電壓提升至150V ;
[0008]所述高壓脈沖模塊通過(guò)MCU控制將升壓模塊提供的150V高壓電轉(zhuǎn)化為150V的高壓脈沖；
[0009]所述切換電路通過(guò)MCU控制切換導(dǎo)通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭；
[0010]所述放大電路和比較電路用于將超聲換能器的接收探頭接收的超聲回波信號(hào)進(jìn)行放大及和設(shè)定值進(jìn)行比較，再傳送給MCU ;
[0011]所述MCU用于控制高壓脈沖模塊產(chǎn)生脈沖電壓，控制切換導(dǎo)通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭，以及根據(jù)超聲回波時(shí)間計(jì)算風(fēng)速和根據(jù)兩個(gè)方向上的風(fēng)速矢量合成得到風(fēng)向。
[0012]其進(jìn)一步特征在于:所述升壓模塊為電感型升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0013]所述高壓脈沖模塊為由MCU控制的MOS開關(guān)管。
[0014]所述四個(gè)超聲換能器通過(guò)八個(gè)干簧管繼電器控制，每次兩個(gè)干簧管繼電器導(dǎo)通，把一對(duì)換能器的發(fā)射探頭和接收探頭接入電路中供測(cè)量使用。
[0015]所述高壓脈沖模塊的脈沖個(gè)數(shù)和頻率通過(guò)MCU控制。
[0016]本實(shí)用新型利用規(guī)則的高壓脈沖驅(qū)動(dòng)超聲換能器，脈沖個(gè)數(shù)和頻率通過(guò)MCU簡(jiǎn)單可控，回波信號(hào)強(qiáng)，測(cè)量準(zhǔn)確，抗干擾能力強(qiáng)，風(fēng)速測(cè)量范圍大。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為高壓脈沖模塊電路示意圖。
[0019]圖3為四個(gè)超聲換能器控制電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1所示一種超聲風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，與上位機(jī)相連，包括升壓模塊，高壓脈沖模塊，切換電路，四個(gè)超聲換能器，放大電路和比較電路以及MCU ；
[0021]所述四個(gè)超聲換能器兩兩相對(duì)分別垂直設(shè)置在四個(gè)方向，包括發(fā)射探頭和接收探頭，用于發(fā)射超聲波和接收超聲波；
[0022]所述升壓模塊用于將電源電壓提升至150V ;
[0023]所述高壓脈沖模塊通過(guò)MCU控制將升壓模塊提供的150V高壓電轉(zhuǎn)化為150V的高壓脈沖；
[0024]所述切換電路通過(guò)MCU控制切換導(dǎo)通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭；
[0025]所述放大電路和比較電路用于將超聲換能器的接收探頭接收的超聲回波信號(hào)進(jìn)行放大及和設(shè)定值進(jìn)行比較，再傳送給MCU ;
[0026]所述MCU用于控制高壓脈沖模塊產(chǎn)生脈沖電壓，控制切換導(dǎo)通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭，以及根據(jù)超聲回波時(shí)間計(jì)算風(fēng)速和根據(jù)兩個(gè)方向上的風(fēng)速矢量合成得到風(fēng)向。
[0027]所述升壓模塊為電感型升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。系統(tǒng)使用5V直流供電，選定合適的電感和電容，可以得到150V左右的高壓。
[0028]如圖2所示所述高壓脈沖模塊為由MCU控制的MOS開關(guān)管。MCU控制MOS開關(guān)管對(duì)電容充電可以得到150V的高壓脈沖，脈沖個(gè)數(shù)和頻率可通過(guò)單片機(jī)控制。高壓脈沖經(jīng)過(guò)切換電路，施加到超聲換能器得到超聲波傳播時(shí)間。單片機(jī)控制切換不用的換能器接入進(jìn)行測(cè)量得到兩個(gè)方向的風(fēng)速，經(jīng)過(guò)矢量合成得到當(dāng)前的風(fēng)速風(fēng)向。
[0029]如圖3所示所述四個(gè)超聲換能器通過(guò)八個(gè)干簧管繼電器控制，每次兩個(gè)干簧管繼電器導(dǎo)通，把一對(duì)換能器的發(fā)射探頭和接收探頭接入電路中供測(cè)量使用。
[0030]本風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)是根據(jù)超聲波在風(fēng)中的傳播時(shí)間差來(lái)測(cè)量當(dāng)前風(fēng)速風(fēng)向的。高壓模塊通過(guò)持續(xù)地對(duì)電容充放電產(chǎn)生高壓，再通過(guò)MOS開關(guān)管產(chǎn)生高壓脈沖。脈沖經(jīng)過(guò)切換電路施加到指定的超聲換能器發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，相對(duì)的超聲換能器接收探頭接收到超聲波后產(chǎn)生回波信號(hào)?；夭ㄐ盘?hào)經(jīng)過(guò)處理后傳輸給MCU，MCU計(jì)算得到超聲波傳輸?shù)臅r(shí)間。通過(guò)切換電路，可以測(cè)得四個(gè)方向超聲波的傳播時(shí)間，根據(jù)兩個(gè)超聲換能器之間的距離可以計(jì)算得到相應(yīng)的傳播速度，經(jīng)過(guò)矢量合成得到當(dāng)前的風(fēng)速風(fēng)向。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，與上位機(jī)相連，其特征在于:該系統(tǒng)包括升壓模塊，高壓脈沖模塊，切換電路，四個(gè)超聲換能器，放大電路和比較電路以及MCU ; 所述四個(gè)超聲換能器兩兩相對(duì)分別垂直設(shè)置在四個(gè)方向，包括發(fā)射探頭和接收探頭，用于發(fā)射超聲波和接收超聲波； 所述升壓模塊用于將電源電壓提升至150V ; 所述高壓脈沖模塊通過(guò)MCU控制將升壓模塊提供的150V高壓電轉(zhuǎn)化為150V的高壓脈沖； 所述切換電路通過(guò)MCU控制切換導(dǎo)通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭； 所述放大電路和比較電路用于將超聲換能器的接收探頭接收的超聲回波信號(hào)進(jìn)行放大及和設(shè)定值進(jìn)行比較，再傳送給MCU ; 所述MCU用于控制高壓脈沖模塊產(chǎn)生脈沖電壓，控制切換導(dǎo)通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭，以及根據(jù)超聲回波時(shí)間計(jì)算風(fēng)速和根據(jù)兩個(gè)方向上的風(fēng)速矢量合成得到風(fēng)向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述升壓模塊為電感型升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓脈沖模塊為由MCU控制的MOS開關(guān)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述四個(gè)超聲換能器通過(guò)八個(gè)干簧管繼電器控制，每次兩個(gè)干簧管繼電器導(dǎo)通，把一對(duì)換能器的發(fā)射探頭和接收探頭接入電路中供測(cè)量使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的超聲風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓脈沖模塊的脈沖個(gè)數(shù)和頻率通過(guò)MCU控制。
【專利摘要】本實(shí)用新型公布了一種超聲風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)，與上位機(jī)相連，包括升壓模塊，高壓脈沖模塊，切換電路，四個(gè)超聲換能器，放大電路和比較電路以及MCU。本實(shí)用新型是根據(jù)超聲波在風(fēng)中的傳播時(shí)間差來(lái)測(cè)量當(dāng)前風(fēng)速風(fēng)向的。高壓模塊通過(guò)持續(xù)地對(duì)電容充放電產(chǎn)生高壓，再通過(guò)MOS開關(guān)管產(chǎn)生高壓脈沖。脈沖經(jīng)過(guò)切換電路施加到指定的超聲換能器發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，相對(duì)的超聲換能器接收探頭接收到超聲波后產(chǎn)生回波信號(hào)?；夭ㄐ盘?hào)經(jīng)過(guò)處理后傳輸給MCU，MCU計(jì)算得到超聲波傳輸?shù)臅r(shí)間。通過(guò)切換電路，可以測(cè)得四個(gè)方向超聲波的傳播時(shí)間，根據(jù)兩個(gè)超聲換能器之間的距離可以計(jì)算得到相應(yīng)的傳播速度，經(jīng)過(guò)矢量合成得到當(dāng)前的風(fēng)速風(fēng)向。
【IPC分類】G01P5-24, G01P13-02
【公開號(hào)】CN204302306
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420709037
【發(fā)明人】張宇星, 胡大君
【申請(qǐng)人】無(wú)錫市杰德感知科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年11月21日