一種熱球式風速計制造技術

本實用新型專利技術涉及一種熱球式風速計，包括雙偶熱電偶傳感器，溫度傳感器，測量風速檢測點的環境溫度；溫度補償電路，接收所述溫度傳感器測量到的溫度值，對所述雙偶熱電偶的信號進行溫度補償，其信號輸出端與溫度信號放大電路連接；處理器，包括：第一AD轉換電路、第二AD轉換電路和風速計算器；顯示屏，接收所述風速計算器得到的風速值并顯示。本實用新型專利技術所述的熱球式風速計，可以實現對熱電偶傳感器的溫度補償，消除環境溫度對風速測量的影響，使得測量結果更加準確。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

一種熱球式風速計
本技術涉及一種測量儀表，具體是一種熱球式風速計，屬于流體測量

技術介紹
通常的風速測量可采用葉輪或者轉子測頻法，但是這些方法適合測量風速較大的情況，而對于風速較小的情況，采用葉輪或者轉子測頻法不能獲得準確的風速值。隨著技術的發展以及對測試結果準確性要求的提高，對風速測量儀器的測量精度及功能都提出了更高的要求，同時也提出了一種利用熱電偶溫度敏感特性的熱球式風速傳感器，其結構簡單、價格低廉并與單片機配套使用，風速測量范圍寬，靈敏度高，響應速度快。如現有專利文獻CN86205994U公開的一種微風速儀，其包括敏感探頭，信號處理裝置，顯示裝置和機殼，其敏感探頭是由包括熱端和冷端的熱點偶堆作為流速敏感元件。熱端的外圍繞以連接恒流源的電阻絲安裝在具有一定直徑的套管的端部。冷端裝入套管的內孔中。電阻絲及熱電偶堆的輸出端連接線通過套管的內孔引出。用一恒流源將加熱電阻絲加熱。當無氣流通過時，熱端與冷端保持一定溫差，產生一定的電勢。當氣體電流以一定速度流過熱點偶時，將帶走一定的熱量，使熱電偶的熱端與冷端溫度減少。由溫差引起的電勢亦隨之改變。冷熱端的溫差隨氣體流速的大小而改變。熱電偶堆產生與氣體流速成反比的非線性電動勢。此電動勢送入信號處理裝置。經過放大及線性校正，最后在顯示器中顯示出氣體的流速。上述方案中的微風速儀，如果要保證測量的風速值是準確的，需要保證敏感探頭的冷端能夠保持恒溫，而熱端是隨著氣流速度的變化而變化的。但是在上述技術方案中，其敏感探頭的冷端是設置于套管的內孔的，而套管內孔的溫度一定會隨著外界環境溫度的變化而變化的，因此敏感探頭的冷端的溫度是與環境溫度相關的。這就存在一個問題即使是相同的風速值，在不同環境溫度下，上述方案中的微風速儀測量的結果也會有所不同。因此，上述方案中的微風速儀對測量的風速結果是不準確的。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題是現有技術中的風速儀測的風速測量結果受環境溫度的影響不夠準確，從而提供一種帶有溫度補償電路的熱球式風速計。為解決上述技術問題，本技術提供一種熱球式風速計，包括雙偶熱電偶傳感器，其包括雙偶熱電偶，冷端與地信號連接，熱端與熱電偶信號放大電路連接；電熱絲，為螺旋狀，套設于所述雙偶熱電偶外部；恒流源，與所述電熱絲連接，為所述電熱絲提供恒定的電流；還包括溫度傳感器，測量風速檢測點的環境溫度；溫度補償電路，接收所述溫度傳感器測量到的溫度值，對所述雙偶熱電偶的信號進行溫度補償，其信號輸出端與溫度信號放大電路連接；處理器，包括第一 AD轉換電路、第二 AD轉換電路和風速計算器；所述第一 AD轉換電路，接收所述熱電偶信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉換為數字信號；所述第二 AD轉換電路，接收所述溫度信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉換為數字信號；所述風速計算器，接收所述第一 AD轉換電路與所述第二 AD轉換電路輸出的信號， 結合其內置的算法得到風速值；顯示屏，接收所述風速計算器得到的風速值并顯示。所述溫度傳感器選擇德國賀利氏薄膜鉬電阻PT100A型號的溫度傳感器。所述處理器采用MSP430F149型號的單片機芯片。所述恒流源的恒定電流為40mA。所述顯示屏為IXD顯示屏。還進一步包括鍵盤，輸入控制指令給所述處理器。還進一步包括通信單元，實現所述處理器與用戶終端設備的數據通信，將測量結果傳輸至所述用戶端設備。所述通信單元采用CP2102型號的通信芯片。本技術的上述技術方案相比現有技術具有以下優點(I)本技術所述的熱球式風速計，包括溫度傳感器和溫度補償電路。上述的溫度補償電路，接收所述溫度傳感器測量到的溫度值，對所述雙偶熱電偶的信號進行溫度補償，消除了環境溫度對風速測量造成的不良影響，有效地避免了現有技術中由于環境溫度變化導致的測量結果不準確的的問題。(2)本技術所述的熱球式風速計，溫度傳感器選擇德國賀利氏薄膜鉬電阻 PT100A型號的溫度傳感器，該溫度傳感器由Heraeus公司出廠，可以用于超低溫測量(始于-196。C)，低溫測量(到+400° C)，中溫測量(到+600° C)及高溫測量(到+1000° C)。 該溫度傳感器選用的原材料具有良好的化學穩定性，純凈度和均勻度，幾乎不受濕度，氣候或其他環境的影響，進一步保證了測量結果的準確性。而與之配合使用的溫度補償電路可以消除環境溫度對雙偶熱電偶的影響，保證測得準確的結果。(3)本技術所述的熱球式風速計，處理器采用MSP430F149型號的單片機芯片，具有功耗低，時鐘系統靈活、抗干擾能力強，內部具有六路12位AD轉換線路等一些列優點，可以保證本技術的風速測量結果更加準確。(4)本技術所述的熱球式風速計，選擇雙偶熱電偶傳感器，雙偶熱電偶傳感器與單偶熱電偶傳感器相比具有更好的穩定性并且更加節能。正是由于本申請選擇的雙偶熱電偶傳感器，因此可以選擇40mA的恒流源，而且雙偶熱電偶在40mA的恒流源作用下，零風速下就可以產生22mV的電勢差，對于手持式的風速計來說，采用本技術的熱球式風速計可以有效的節約電能延長使用時間。(5)本技術所述的熱球式風速計，除了包括鍵盤，顯示屏等功能外，還包括可以進行通信的通信單元，用戶可以通過這一通信單元實現與用戶端設備的數據通信，及時的將測量結果傳至用戶端設備進行保存或其他處理。附圖說明為了使本技術的內容更容易被清楚的理解，以下結合附圖，對本技術作進一步詳細的說明，其中，圖I是本技術所述熱球式風速計的結構示意圖；圖2是本技術所述溫度補償電路的電路。具體實施方式本實施例所述的熱球式風速計的結構如圖I所示，其包括，雙偶熱電偶傳感器，所述雙偶熱電偶傳感器包括雙偶熱電偶，冷端與地信號連接，熱端與熱電偶信號放大電路連接；螺旋狀的電熱絲，套設于所述雙偶熱電偶外部；恒流源，與所述電熱絲連接，為所述電熱絲提供恒定的電流。本實施例中選擇所述恒流源的恒定電流為40mA。為了消除環境溫度對測量結果的影響，本實施例中的熱球式風速計還包括溫度傳感器，測量風速檢測點的環境溫度；溫度補償電路，接收所述溫度傳感器測量到的溫度值， 對所述雙偶熱電偶的信號進行溫度補償，其信號輸出端與溫度信號放大電路連接；作為優選的實施方式，所述溫度傳感器選擇德國賀利氏薄膜鉬電阻PT100A型號的溫度傳感器，， 該溫度傳感器由Heraeus公司出廠，可以用于超低溫測量(始于-196° C)，低溫測量(到 +400° C)，中溫測量(到+600° C)及高溫測量(到+1000° C)。該溫度傳感器選用的原材料具有良好的化學穩定性，純凈度和均勻度，幾乎不受濕度，氣候或其他環境的影響，進一步保證了測量結果的準確性。圖2給出了本實施例中的溫度補償電路，現有技術中還有其他多種形式的溫度補償電路，本實施例中不在贅述。還包括處理器，包括第一 AD轉換電路、第二 AD轉換電路和風速計算器；所述第一 AD轉換電路，接收所述熱電偶信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉換為數字信號；所述第二 AD轉換電路，接收所述溫度信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉換為數字信號； 所述風速計算器，接收所述第一 AD轉換電路與所述第二 AD轉換電路輸出的信號，結合其內置的算法得到風速值；顯示屏，接收本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熱球式風速計，包括雙偶熱電偶傳感器，其包括：雙偶熱電偶，冷端與地信號連接，熱端與熱電偶信號放大電路連接；電熱絲，為螺旋狀，套設于所述雙偶熱電偶外部；恒流源，與所述電熱絲連接，為所述電熱絲提供恒定的電流；其特征在于，還包括：溫度傳感器，測量風速檢測點的環境溫度；溫度補償電路，接收所述溫度傳感器測量到的溫度值，對所述雙偶熱電偶的信號進行溫度補償，其信號輸出端與溫度信號放大電路連接；處理器，包括：第一AD轉換電路、第二AD轉換電路和風速計算器；所述第一AD轉換電路，接收所述熱電偶信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉換為數字信號；所述第二AD轉換電路，接收所述溫度信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉換為數字信號；所述風速計算器，接收所述第一AD轉換電路與所述第二AD轉換電路輸出的信號，結合其內置的算法得到風速值；顯示屏，接收所述風速計算器得到的風速值并顯示。

【技術特征摘要】
1.一種熱球式風速計，包括 雙偶熱電偶傳感器，其包括 雙偶熱電偶，冷端與地信號連接，熱端與熱電偶信號放大電路連接； 電熱絲，為螺旋狀，套設于所述雙偶熱電偶外部； 恒流源，與所述電熱絲連接，為所述電熱絲提供恒定的電流； 其特征在于，還包括 溫度傳感器，測量風速檢測點的環境溫度； 溫度補償電路，接收所述溫度傳感器測量到的溫度值，對所述雙偶熱電偶的信號進行溫度補償，其信號輸出端與溫度信號放大電路連接； 處理器，包括第一 AD轉換電路、第二 AD轉換電路和風速計算器； 所述第一 AD轉換電路，接收所述熱電偶信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉換為數字信號; 所述第二 AD轉換電路，接收所述溫度信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉換為數字信號; 所述風速計算器，接收所述第一 AD轉換電路與所述第二 AD轉換電路輸出的信號，結合其內置的算法得到風速值； 顯示屏...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳興福，王秀麗，
申請(專利權)人：北京檢測儀器有限公司，
類型：實用新型
國別省市：