智能超聲波風向風速測量裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術智能超聲波風向風速測量裝置，屬于風向風速測量技術領域；所要解決的技術問題是提供了一種能夠在各種惡劣環境下對風向風速實時高精度、大范圍測量的智能超聲波風向風速測量裝置；解決該技術問題所采用的技術方案為：支撐桿上安裝有底座，所述底座上均勻安裝有三個等長的安裝桿，單片機與CPLD可編程邏輯器相連接，所述CPLD可編程邏輯器的輸出端與超聲波激勵電路的輸入端相連接，所述超聲波激勵電路的輸出端與第一超聲波探頭相連接，回波處理電路的輸入端均與第二超聲波探頭和第三超聲波探頭相連接，所述回波處理電路的輸出端與CPLD可編程邏輯器的輸入端相連接；本實用新型專利技術主要用于風向風速測量。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術智能超聲波風向風速測量裝置，屬于風向風速測量

技術介紹
風向與風速是自然環境重要的信息參數之一，風向與風速對農業、交通等領域都有重要的影響。在社會日益注重全球環境保護、生存環境安全、工業信息化的背景下，風向與風速特別需要在大范圍內被實時、精確的測量出來。風向風速傳感器是指能夠測量0° —360°的風向和一定范圍內的風速的傳感器。傳統的風向風速傳感器主要有超聲式風傳感 器、力學式風傳感器等，雖然它們都能應用于風向風速的測量，但都具有體積大，運輸、安裝不方便等缺點。常用的微型風傳感器要么測量范圍小，精度低；要么不能實現風向、風速的同時測量。
技術實現思路
本技術克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題是提供一種能夠在各種惡劣環境下對風向風速實時高精度、大范圍測量的智能超聲波風向風速測量裝置。為解決上述技術問題，本技術所采用的技術方案為智能超聲波風向風速測量裝置，包括單片機、CPLD可編程邏輯器、第一超聲波探頭、第二超聲波探頭和第三超聲波探頭，支撐桿上安裝有底座，所述底座上均勻安裝有三個等長的安裝桿，且相鄰兩個安裝桿之間的夾角為120°，第一超聲波探頭、第二超聲波探頭和第三超聲波探頭分別安裝在三個安裝桿的最外端；單片機與CPLD可編程邏輯器相連接，所述CPLD可編程邏輯器的輸出端與超聲波激勵電路的輸入端相連接，所述超聲波激勵電路的輸出端與第一超聲波探頭相連接，回波處理電路的輸入端均與第二超聲波探頭和第三超聲波探頭相連接，所述回波處理電路的輸出端與CPLD可編程邏輯器的輸入端相連接。所述單片機上設置有RS232接口，或設置有RS485接口。本技術與現有技術相比具有以下有益效果。I、本技術中超聲波探頭采用折疊三角架結構，且超聲波探頭懸空設計，方便了運輸與安裝，并且增強了超聲波探頭對惡劣天氣的適應性，如冰雪、凍雨天氣等。2、本技術的測量范圍廣，風速0-60m/s，風向0_359度無死角全方位準確測量。3、本技術中單片機上設置有RS232或RS485輸出口，方便用戶進行風速風向數據的輸出和采集。4、本技術中回波處理電路中，能夠根據外界環境選擇合適的接受觸發門檻電壓，減少外界信號對測量精準度的影響，提高測量精準度。5、本技術采用時間差法測量超聲波之間波形傳播的正向和逆向時間差，求得兩邊的風速，再通過矢量合成，求得風速，可以消除超聲波探頭因結冰等因素帶來的原始誤差，提高了測量的準確性。以下結合附圖對本技術作進一步說明。圖I為本技術的結構示意圖。圖2為本技術中超聲波探頭的安裝結構示意圖。圖3為本技術的測量方法示意圖圖中1為單片機，2為CPLD可編程邏輯器，3為第一超聲波探頭，4為第二超聲波探頭，5為第三超聲波探頭，6為底座，7為支撐架，8為超聲波激勵電路，9為回波處理電路，10為安裝桿。 具體實施方式如圖I、圖2所示，智能超聲波風向風速測量裝置，包括單片機I、CPLD可編程邏輯器2、第一超聲波探頭3、第二超聲波探頭4和第三超聲波探頭5，支撐桿7上安裝有底座6，所述底座6上均勻安裝有三個等長的安裝桿10，且相鄰兩個安裝桿10之間的夾角為120°，第一超聲波探頭3、第二超聲波探頭4和第三超聲波探頭5分別安裝在三個安裝桿10的最外端；單片機I與CPLD可編程邏輯器2相連接，所述CPLD可編程邏輯器2的輸出端與超聲波激勵電路8的輸入端相連接，所述超聲波激勵電路8的輸出端與第一超聲波探頭3相連接，回波處理電路9的輸入端均與第二超聲波探頭4和第三超聲波探頭5相連接，所述回波處理電路9的輸出端與CPLD可編程邏輯器2的輸入端相連接。所述單片機I上設置有RS232接口，或設置有RS485接口。如圖3所示，本技術智能超聲波風向風速傳感器的測量方法，在三個等長安裝桿的最外端固定三個超聲波探頭，利用超聲波在在空氣中的傳播受氣流影響，通過時間差法測量圖中A點到B點波形傳播的正向和B點到A點的逆向時間差，測得A點到B點的風速，再通過測量A點到C點波形傳播的正向和C點到A點的逆向時間差，測得A點到C點的風速，再通過矢量合成，求得實時的風速和風向，這樣就消除了超聲波探頭因結冰等因素帶來的原始誤差。本技術中采用高速的CPLD可編程邏輯器來實現高精度測量，CPLD可編程邏輯器件不僅實現了單片機外圍電路和超聲波發射和接收邏輯，更重要的是利用它實現了高精度計時器和RAM功能；CPLD可編程邏輯器在實現高精度計時時，在其計時器的設計中使用倍頻技術，使計時器的時鐘頻率大于等于200MHz，從而達到每個計時單位小于等于5ns的計時精度，保證時間值的準確，保證測量精度和準確性。本技術中，單片機除了與上位機進行通信和傳輸數據外，其主要功能還是控制測量和運算，單片機發出測量指令給CPLD可編程邏輯器，CPLD可編程邏輯器接收命令后，通過超聲波激勵電路發射邏輯以及計時邏輯，當完成一次測量后，超聲波波形數據經過回波處理電路的處理，傳輸給CPLD可編程邏輯器進行超聲波波形數據的記錄，然后再將超聲波波形數據傳輸給單片機讀取，進行分析運算，最后得出測量值。本技術中單機片上設置有RS232或RS485輸出口，方便用戶進行風速風向數據的輸出和采集；底座與安裝桿之間采用折疊三角架結構，安裝桿可以在底座上上下扳動，使安裝桿與底座折疊在一起，方便用戶的安裝和運輸。上面結合附圖對本技術的實施例作了詳細說明，但是本技術并不限于上述實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本技術宗旨的前提下作出各種變化。權利要求1.智能超聲波風向風速測量裝置，包括單片機(1)、CPLD可編程邏輯器(2)、第一超聲波探頭(3)、第二超聲波探頭(4)和第三超聲波探頭(5)，其特征在于支撐桿(7)上安裝有底座(6)，所述底座(6)上均勻安裝有三個等長的安裝桿(10)，且相鄰兩個安裝桿(10)之間的夾角為120°，第一超聲波探頭(3)、第二超聲波探頭(4)和第三超聲波探頭(5)分別安裝在三個安裝桿(10)的最外端； 單片機(I)與CPLD可編程邏輯器(2 )相連接，所述CPLD可編程邏輯器(2 )的輸出端與超聲波激勵電路(8)的輸入端相連接，所述超聲波激勵電路(8)的輸出端與第一超聲波探頭(3 )相連接，回波處理電路(9 )的輸入端均與第二超聲波探頭(4 )和第三超聲波探頭(5 )相連接，所述回波處理電路(9)的輸出端與CPLD可編程邏輯器(2)的輸入端相連接。2.根據權利要求I所述的智能超聲波風向風速測量裝置，其特征在于所述單片機(I)上設置有RS232接口，或設置有RS485接口。專利摘要本技術智能超聲波風向風速測量裝置，屬于風向風速測量
；所要解決的技術問題是提供了一種能夠在各種惡劣環境下對風向風速實時高精度、大范圍測量的智能超聲波風向風速測量裝置；解決該技術問題所采用的技術方案為支撐桿上安裝有底座，所述底座上均勻安裝有三個等長的安裝桿，單片機與CPLD可編程邏輯器相連接，所述CPLD可編程邏輯器的輸出端與超聲波激勵電路的輸入端相連接，所述超聲波激勵電路的輸出端與第一超聲波探頭相連接，回波處理電路的輸入端均與第二超聲波探頭和第三超聲波探頭相連接，所述回波處理電路的輸出端本文檔來自技高網...

【技術保護點】
智能超聲波風向風速測量裝置，包括：單片機（1）、CPLD可編程邏輯器（2）、第一超聲波探頭（3）、第二超聲波探頭（4）和第三超聲波探頭（5），其特征在于：支撐桿（7）上安裝有底座（6），所述底座（6）上均勻安裝有三個等長的安裝桿（10），且相鄰兩個安裝桿（10）之間的夾角為120°，第一超聲波探頭（3）、第二超聲波探頭（4）和第三超聲波探頭（5）分別安裝在三個安裝桿（10）的最外端；單片機（1）與CPLD可編程邏輯器（2）相連接，所述CPLD可編程邏輯器（2）的輸出端與超聲波激勵電路（8）的輸入端相連接，所述超聲波激勵電路（8）的輸出端與第一超聲波探頭（3）相連接，回波處理電路（9）的輸入端均與第二超聲波探頭（4）和第三超聲波探頭（5）相連接，所述回波處理電路（9）的輸出端與CPLD可編程邏輯器（2）的輸入端相連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉曙光，梁都鎖，盧海兵，
申請(專利權)人：太原波峰科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：