(19)中华人民共和国国家知识产权局
*CN203224508U*
(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 203224508 U(45)授权公告日 2013.10.02
(12)实用新型专利
(21)申请号 201320165066.7(22)申请日 2013.04.06
(73)专利权人国家电网公司
地址100031 北京市西城区西长安街86号专利权人山西省电力公司电力科学研究院(72)发明人白志刚 王雪峰 马庆中 卢家勇
郭强 李谦瑞 王进 石红晖原树峰 卢辰光(74)专利代理机构山西科贝律师事务所 14106
代理人陈奇(51)Int.Cl.
G01P 5/16(2006.01)G01P 13/02(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
权利要求书1页 说明书3页 附图1页权利要求书1页 说明书3页 附图1页
(54)实用新型名称
三维风速风向测量系统(57)摘要
本实用新型公开了一种三维风速风向测量系统，解决了现有设备存在的结构复杂、体积大、测试精度容易受环境影响的技术问题。包括在传感器支架（1）上分别设置有三个在空间三维方向上的风速传感器，在三个在空间三维方向的反方向上又设置有另三个方向上的风速传感器，这六个风速传感器分别与各自的差压计的输入端连接，差压计的输出端与工业控制机（8）连接，所述的三维方向上的风速传感器均为梯形头皮托管，本实用新型还公开了测试方法。本实用新型可自由组合测量一维、二维风速，其结构简单、取材简单、工作性能可靠。CN 203224508 UCN 203224508 U
权 利 要 求 书
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1.一种三维风速风向测量系统，包括传感器支架（1），在传感器支架（1）上分别设置有三维方向上的X向风速传感器（2）、Y向风速传感器（3）和Z向风速传感器（4），在X向风速传感器（2）的反方向上设置有另一X向风速传感器（8）,在Y向风速传感器（3）的反方向上设置有另一Y向风速传感器（9）,在Z向风速传感器（4）的反方向上设置有另一Z向风速传感器（10），其特征在于，X向风速传感器（2）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与X向差压计（5）的输入端连接，X向差压计（5）的输出端与工业控制机（14）连接，Y向风速传感器（3）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与Y向差压计（6）的输入端连接，Y向差压计（6）的输出端与工业控制机（14）连接，Z向风速传感器（4）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与Z向差压计（7）的输入端连接，Z向差压计（7）的输出端与工业控制机（14）连接,另一X向风速传感器（8）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与另一X向差压计（11）的输入端连接，另一X向差压计（11）的输出端与工业控制机（14）连接，另一Y向风速传感器（9）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与另一Y向差压计（12）的输入端连接，另一Y向差压计（12）的输出端与工业控制机（14）连接，另一Z向风速传感器（10）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与另一Z向差压计（13）的输入端连接，另一Z向差压计（13）的输出端与工业控制机（14）连接。
2.根据权利要求1所述的一种三维风速风向测量系统，其特征在于，传感器支架（1）是可移动便携式支架，所述的三维方向上的风速传感器均为梯形头皮托管。
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说 明 书三维风速风向测量系统
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技术领域
本发明涉及一种适合在野外环境、室内或动力系统中进行风速测试的风速测量系
统，特别涉及一种三维风速风向测量系统。
[0001]
背景技术
[0002]
风是重要的气象要素，风速测量在风能利用、气象工程、军事、航空航天等领域都有广泛的应用。常规的风速测试仪器主要应用于平面风的测试，而在特殊环境监测和动力工程应用中，往往需求测取三维风速。目前,国内外虽有能在外部环境测量三维风速的装置，但存在结构复杂，体积大，测试精度容易受环境因素影响的缺陷。
发明内容
[0003] 本发明提供了一种三维风速风向测量系统，解决了现有装置存在的结构复杂，体积大，测试精度容易受环境因素影响的技术问题。
[0004] 本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：[0005] 一种三维风速风向测量系统，包括传感器支架（1），在传感器支架（1）上分别设置有三维方向上的X向风速传感器（2）、Y向风速传感器（3）和Z向风速传感器（4），在X向风速传感器（2）的反方向上设置有另一X向风速传感器（8）,在Y向风速传感器（3）的反方向上设置有另一Y向风速传感器（9）,在Z向风速传感器（4）的反方向上设置有另一Z向风速传感器（10）,X向风速传感器（2）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与X向差压计（5）的输入端连接，X向差压计（5）的输出端与工业控制机（14）连接，Y向风速传感器（3）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与Y向差压计（6）的输入端连接，Y向差压计（6）的输出端与工业控制机（14）连接，Z向风速传感器（4）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与Z向差压计（7）的输入端连接，Z向差压计（7）的输出端与工业控制机（14）连接,另一X向风速传感器（8）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与另一X向差压计（11）的输入端连接，另一X向差压计（11）的输出端与工业控制机（14）连接，另一Y向风速传感器（9）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与另一Y向差压计（12）的输入端连接，另一Y向差压计（12）的输出端与工业控制机（14）连接，另一Z向风速传感器（10）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与另一Z向差压计（13）的输入端连接，另一Z向差压计（13）的输出端与工业控制机（14）连接。[0006] 传感器支架（1）是可移动便携式支架，所述的三维方向上的风速传感器均为梯形头皮托管。
[0007] 一种三维风速风向测量方法，包括以下步骤：[0008] 第一步、在传感器支架（1）上分别安装梯形头的X向风速传感器（2）和另一梯形头的X向风速传感器（8），梯形头的X向风速传感器（2）的测头与另一梯形头的X向风速传感器（8）的测头成180度反方向布置，在三维的Y向将梯形头的Y向风速传感器（3）的测头与另一梯形头的Y向风速传感器（9）的测头成180度反方向布置，在三维的Z向将梯形头的
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说 明 书
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Z向风速传感器（4）的测头与另一梯形头的Z向风速传感器（10）的测头成180度反方向布置；
[0009] 第二步、X向风速传感器（2）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与X向差压计（5）的输入端连接，X向差压计（5）的输出端与工业控制机（14）连接，Y向风速传感器（3）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与Y向差压计（6）的输入端连接，Y向差压计（6）的输出端与工业控制机（14）连接，Z向风速传感器（4）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与Z向差压计（7）的输入端连接，Z向差压计（7）的输出端与工业控制机（14）连接；
[0010] 第三步、工业控制机（14）分别采集X向差压计（5）中的差压信号和另一X向差压计（11）中的差压信号，判断两者的大小，取其中的大者作为X向的风速风向差压信号；工业控制机（14）分别采集Y向差压计（6）中的差压信号和另一Y向差压计（12）中的差压信号，判断两者的大小，取其中的大者作为Y向的风速风向差压信号；工业控制机（14）分别采集Z向差压计（7）中的差压信号和另一Z向差压计（13）中的差压信号，判断两者的大小，取其中的大者作为Z向的风速风向差压信号；[0011] 第四步、工业控制机（14）根据第三步确定的X向的风速风向差压信号、Y向的风速风向差压信号和Z向的风速风向差压信号，分别计算出X向的风速、Y向的风速和Z向的风速，然后将计算出的X向的风速、Y向的风速和Z向的风速进行矢量合成即得到三维空间的风速和风向。
[0012] 本发明结构简单紧凑、性价比高，特别适用于对野外环境、室内及动力系统中的三维风速风向进行测试。
附图说明
[0013] 图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
[0014] 一种三维风速风向测量系统，包括传感器支架（1），在传感器支架（1）上分别设置有三维方向上的X向风速传感器（2）、Y向风速传感器（3）和Z向风速传感器（4），在X向风速传感器（2）的反方向上设置有另一X向风速传感器（8）,在Y向风速传感器（3）的反方向上设置有另一Y向风速传感器（9）,在Z向风速传感器（4）的反方向上设置有另一Z向风速传感器（10）,X向风速传感器（2）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与X向差压计（5）的输入端连接，X向差压计（5）的输出端与工业控制机（14）连接，Y向风速传感器（3）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与Y向差压计（6）的输入端连接，Y向差压计（6）的输出端与工业控制机（14）连接，Z向风速传感器（4）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与Z向差压计（7）的输入端连接，Z向差压计（7）的输出端与工业控制机（14）连接,另一X向风速传感器（8）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与另一X向差压计（11）的输入端连接，另一X向差压计（11）的输出端与工业控制机（14）连接，另一
（12）的Y向风速传感器（9）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与另一Y向差压计
输入端连接，另一Y向差压计（12）的输出端与工业控制机（14）连接，另一Z向风速传感器（10）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与另一Z向差压计（13）的输入端连接，另
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一Z向差压计（13）的输出端与工业控制机（14）连接。[0015] 传感器支架（1）是可移动便携式支架，所述的三维方向上的风速传感器均为梯形头皮托管。
[0016] 一种三维风速风向测量方法，包括以下步骤：[0017] 第一步、在传感器支架（1）上分别安装梯形头的X向风速传感器（2）和另一梯形头的X向风速传感器（8），梯形头的X向风速传感器（2）的测头与另一梯形头的X向风速传感器（8）的测头成180度反方向布置，在三维的Y向将梯形头的Y向风速传感器（3）的测头与另一梯形头的Y向风速传感器（9）的测头成180度反方向布置，在三维的Z向将梯形头的Z向风速传感器（4）的测头与另一梯形头的Z向风速传感器（10）的测头成180度反方向布置；
[0018] 第二步、X向风速传感器（2）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与X向差压计（5）的输入端连接，X向差压计（5）的输出端与工业控制机（14）连接，Y向风速传感器（3）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与Y向差压计（6）的输入端连接，Y向差压计（6）的输出端与工业控制机（14）连接，Z向风速传感器（4）上的全压信号输出口和静压信号输出口分别与Z向差压计（7）的输入端连接，Z向差压计（7）的输出端与工业控制机（14）连接；
[0019] 第三步、工业控制机（14）分别采集X向差压计（5）中的差压信号和另一X向差压计（11）中的差压信号，判断两者的大小，取其中的大者作为X向的风速风向差压信号；工业控制机（14）分别采集Y向差压计（6）中的差压信号和另一Y向差压计（12）中的差压信号，判断两者的大小，取其中的大者作为Y向的风速风向差压信号；工业控制机（14）分别采集Z向差压计（7）中的差压信号和另一Z向差压计（13）中的差压信号，判断两者的大小，取其中的大者作为Z向的风速风向差压信号；[0020] 第四步、工业控制机（14）根据第三步确定的X向的风速风向差压信号、Y向的风速风向差压信号和Z向的风速风向差压信号，分别计算出X向的风速、Y向的风速和Z向的风速，然后将计算出的X向的风速、Y向的风速和Z向的风速进行矢量合成即得到三维空间的风速和风向。
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说 明 书 附 图
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图1
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