一種測量風速和風向的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于檢測設備領域，具體涉及一種測量氣體流動速度與方向的裝置。
【背景技術】
[0002]目前測量氣體流動速度多采用散熱法，其原理基于發熱元件本身溫度與待測氣體流速的相關關系，當發熱元件本身加熱功率恒定時，氣體流速愈高，發熱元件溫度愈低，通過發熱元件溫度變化獲取氣體流速信息，典型方案之一，如US4，888，987所述。
[0003]這種裝置通過發熱元件所在環境介質導熱系數變化，測量氣體流動速度，反應快，流速測量范圍寬，沒有運動部件，適于不含液相介質的干燥氣流速度測量。當氣流中含有液體介質(例如含有水)時，此類測量裝置不能應用。
【發明內容】
[0004]為了解決上述的技術問題，本發明的目的是提供一種測量風速和風向的裝置，該裝置既可測量干燥氣流的速度與方向，亦可測量含液體介質氣流的速度與方向。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用了以下的技術方案:
一種測量風速和風向的裝置，包括顯示器、探測板、彈性支撐件、位移傳感器、平方根運算器、直角坐標系矢量合成器和支架，所述探測板固定在支架上，包括4個分離的探測板A、探測板B、探測板C和探測板D，探測板B、探測板C、探測板D的外側面法線方向與探測板A的外側面法線方向之間夾角分別為90° ±5°、180° ±5°、270° ±5°，所述彈性支撐件包括分別連接探測板A、探測板B、探測板C、探測板D的內側面與支架的彈性支撐件A、彈性支撐件B、彈性支撐件C和彈性支撐件D，所述位移傳感器包括分別固定在探測板A、探測板B、探測板C、探測板D的內側面與支架之間的位移傳感器A、位移傳感器B、位移傳感器C和位移傳感器D，所述平方根運算器包括平方根運算器A、平方根運算器B、平方根運算器C和平方根運算器D，平方根運算器A、平方根運算器B、平方根運算器C、平方根運算器D的輸入端分別與位移傳感器A、位移傳感器B、位移傳感器C、位移傳感器D的輸出端相連，所述直角坐標系矢量合成器的4個輸入端分別與平方根運算器A、平方根運算器B、平方根運算器C、平方根運算器D的輸出端相連，直角坐標系矢量合成器的輸出端與顯示器的輸入端相連。
[0006]作為優選方案:所述探測板的外側面為平面，外側面積在1 一 1000平方厘米之間，厚度在0.05 — 3厘米之間。
[0007]作為優選方案:探測板A、探測板B、探測板C、探測板D的外側面中心點在同一平面上，探測板A、探測板C的外側面平行，探測板B、探測板D的外側面平行，探測板A、探測板B的外側面垂直。
[0008]作為優選方案:位移傳感器A、位移傳感器B、位移傳感器C、位移傳感器D分別為差動變壓器A、差動變壓器B、差動變壓器C、差動變壓器D。
[0009]作為優選方案:彈性支撐件A、彈性支撐件B、彈性支撐件C、彈性支撐件D為波紋管A、波紋管B、波紋管C、波紋管D，差動變壓器A、差動變壓器B、差動變壓器C、差動變壓器D分別安裝在波紋管A、波紋管B、波紋管C、波紋管D的內部。
[0010]作為優選方案:探測板A、探測板B、探測板C、探測板D安裝在十字形圓柱面的外罩內，構成外罩的兩個相互垂直的圓柱面外罩軸線分別與測板A、探測板C和探測板B、探測板D的外側面法線方向平行。
[0011]作為優選方案:所述的十字形圓柱面的外罩的4個端口分別裝有隔離網A、隔離網B、隔離網C、隔離網D，其網絲直徑在0.02—0.2厘米之間，單個網孔面積在0.01—1平方厘米之間。
[0012]作為優選方案:探測板A、探測板B、探測板C、探測板D置于一個柱形網罩內，柱形網罩的網絲直徑在0.02-0.5厘米之間，單個網孔面積在0.01-2平方厘米之間。探測板和絲網尺寸的范圍限定，是為了保證足夠的強度，又能實現與氣流的有效耦合，消除測量過程中介質邊緣效應造成的影響。
[0013]作為優選方案:所述的直角坐標系矢量合成器由分量平方和運算電路、平方根運算電路和反正切運算電路構成。
[0014]與現有技術方案相比，其有益效果是:本發明直接通過4個互相垂直的探測板檢測氣流在直角坐標系中的獨立矢量，不存在維間耦合，具有很高的響應速度。本發明結構簡單，性能穩定，動態跨度大，測量過程不受環境溫度與氣流熱傳導特性影響，無慣性，可用于多種環境的空氣流動參數測量，尤其適用于船舶在江、河、湖、海航行全天候風速和風向連續監測，為船舶在風雨中安全航行提供必要的技術保障。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的傳感器系統配置示意圖。
[0016]圖2是本發明的測量裝置電路框圖。
[0017]圖3是本發明的探測板安裝位置示意圖。
[0018]圖4是本發明的探測板與差動變壓器連接方式示意圖。
[0019]圖5是本發明以波紋管作彈性支撐元件的傳感系統配置示意圖。
[0020]圖6是本發明的十字形圓柱面外罩示意圖。
[0021]圖7是本發明的柱形網罩示意圖。
[0022]圖8是本發明的合成速度矢量的運算器電路框圖。
[0023]圖9是本發明的端部有隔離網的十字形圓柱面外罩示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做一個詳細的說明。
[0025]如圖1-圖9所示的一種測量風速和風向的裝置，包括顯示器19、探測板、彈性支撐件、位移傳感器、平方根運算器、直角坐標系矢量合成器和支架13，所述探測板固定在支架13上，包括4個分離的探測板A1、探測板B2、探測板C3和探測板D4，探測板B2、探測板C3、探測板D4的外側面法線方向與探測板A1的外側面法線方向之間夾角分別為90° ±5°、180° ±5°、270° ±5°，所述彈性支撐件包括分別連接探測板A1、探測板B2、探測板C3、探測板D4的內側面與支架13的彈性支撐件A5、彈性支撐件B6、彈性支撐件C7和彈性支撐件D8，所述位移傳感器包括分別固定在探測板A1、探測板B2、探測板C3、探測板D4的內側面與支架13之間的位移傳感器A9、位移傳感器B10、位移傳感器C11和位移傳感器D12，所述平方根運算器包括平方根運算器A14、平方根運算器B15、平方根運算器C16和平方根運算器D17，平方根運算器A14、平方根運算器B15、平方根運算器C16、平方根運算器D17的輸入端分別與位移傳感器A9、位移傳感器B10、位移傳感器C11、位移傳感器D12的輸出端相連，所述直角坐標系矢量合成器18的4個輸入端分別與平方根運算器A14、平方根運算器B15、平方根運算器C16、平方根運算器D17的輸出端相連，直角坐標系矢量合成器18的輸出端與顯示器19的輸入端相連。
[0026]探測板A1、探測板B2、探測板C3、探測板D4的外側面中心點在同一平面上，探測板A1、探測板C3的外側面平行，探測板B2、探測板D4的外側面平行，探測板A1、探測板B2的外側面垂直