一種風杯傳感器的監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于氣象儀器領域，具體涉及一種風杯傳感器的監測系統。
【背景技術】
[0002] 風力是指風吹到物體上所表現出的力量的大小。一般根據風吹到地面或水面的物 體上所產生的各種現象，把風力的大小分為18個等級，最小是0級，最大為17級。
[0003] 風速是風的前進速度。相鄰兩地間的氣壓差愈大，空氣流動越快，風速越大，風的 力量自然也就大。所以通常都是以風力來表示風的大小。風速的單位用每秒多少米或每小 時多少公里來表示。而發布天氣預報時，大都用得是風力等級。
[0004] 為了更準確的測量風力大小，人們在野外常用輕便風速表測風。這種輕便風速表， 一般由感應部分和計數器所組成。感應部分由三個風杯(也有四個風杯)裝于十字架上，風 杯在軸承上可以自由轉動，外用小框保護風杯。中軸下部與計數器相接，風杯轉動，也使計 數器隨之轉動。所以計數器是記錄風杯轉動的轉數的。計數器通常有兩個或三個記數盤，大 指針指示個位和十位數，兩個小記數盤上的指針分別指示百位數和個位數。儀器的下部有 一開關（啟動桿），將它推上去，可使計數器與感應部分接合，計數器開始工作。把啟動桿拉 下來計數器則與感應部分離開，計數器停止工作。當儀器置于高處，用手直接開動不便時， 可用小繩連接開關。觀測時拉動小繩即可啟閉。輕便風速表一般安置在四周開闊、無高大障 礙物的地方，表身垂直。觀測前關閉開關，記下指針的示數。等一兩分鐘后，打開開關，同時 開動秒表記錄時間。此時，風速風向儀觀測員迅速離開風速表，站在儀器的下風方向。開動 儀器后將近100秒鐘時，觀測員迅速走近儀器，在正100秒時關閉開關，記下第二次指針示 數。根據前后兩次讀數算出其差數，此差數表示風速表指針在觀測時間內所走的刻度數，記 入記錄表內。將此差數除以觀測時間，就得出風速表每秒鐘內所走的刻度數，取一位小數。 再根據每秒所走的刻度數，從該風速表的檢定證上查出平均風速(單位:米/秒），取一位小 數。最好連續觀測兩次，取其平均值，以減少儀器本身及人為的誤差。
[0005] 有些輕便的測風器，除具有上面講的風速表的構造性能外，還在軸上裝有風向標， 用以指示風向，稱為風速風向儀。
[0006] 現有技術中風杯式風速傳感器是應用極為廣泛的測風傳感器，在使用的過程中， 均是固定安裝，根據歷史風速風向等信息進行固定，這樣就沒有有效發揮風杯傳感器的功 能，因此，造成對風能的利用率不高的問題。
【發明內容】
[0007] 本發明所要解決的技術問題是:提供一種風杯傳感器的監測系統，解決了現有技 術中現場風杯傳感器功能沒有有效利用造成風能利用率低的問題。
[0008] 本發明為解決上述技術問題，采用如下技術方案：
[0009] -種風杯傳感器的監測系統，包括風杯傳感器、角度傳感器、旋轉支架、風力傳感 器、控制器，所述風杯傳感器包括三個，且三個風杯呈等邊三角形分布，風杯口位于同一平 面上，且所在平面與風向垂直設置，所述旋轉支架安裝于等邊三角形的中心軸上，用于固定 風杯傳感器，所述角度傳感器、風力傳感器設置于旋轉支架上，角度傳感器用于測量風杯口 與風向的夾角，風力傳感器用于測量實時風力，所述控制器用于接收風杯傳感器、角度傳感 器、風力傳感器采集到的信息，并進行處理，根據處理結果控制旋轉支架旋轉，將風杯傳感 器的風杯口調節至垂直于風向的方向。
[0010] 所述控制器的中央處理器采用單片機、FPGA芯片、ARM芯片、DSP芯片中的一種。
[0011 ] 所述控器的中央處理器采用FPGA芯片中的一種。
[0012] 所述控制器的中央處理器采用Xilinx公司的Spartan-6系列FPGA芯片中的一種。
[0013] 還包括標準氣流獲取模塊，該模塊用于將獲取的氣流轉換成標準氣流，用于計算 風杯的啟動風速。
[0014] 所述標準氣流獲取模塊包括從氣流進口到氣流出口依次設置的整流段、收縮段、 實驗段，其中，整流段用于將外部氣流梳理均勻，以獲得流場穩定均勻的氣流;收縮段用于 將均勻的氣流進行加速;實驗段用于將加速后的氣流形成流動方向一致、速度均勻的穩定 氣流，并將該氣流施加于風杯上。
[0015] 所述控制器與風杯傳感器、角度傳感器、旋轉支架、風力傳感器之間采用無線通信 的方式傳輸數據。
[0016] 相比現有技術，本發明所具有的有益效果為：
[0017] 1、采用均勻分布的風杯傳感器，且通過角度傳感器控制風杯口的角度，實時保持 風杯口垂直于風向的方向，有效利用了風能及發揮了風杯傳感器的功能。
[0018] 2、采用標準氣流轉換模塊，首先將采集到的風速轉化為標準風速，然后進行風洞 測試，再進行采集處理，有效提高了測量的準確率，不需要反復操作。
【具體實施方式】
[0019] 下面對發明的技術方案進行詳細說明：
[0020] -種風杯傳感器的監測系統，包括風杯傳感器、角度傳感器、旋轉支架、風力傳感 器、控制器，所述風杯傳感器包括三個，且三個風杯呈等邊三角形分布，風杯口位于同一平 面上，且所在平面與風向垂直設置，所述旋轉支架安裝于等邊三角形的中心軸上，用于固定 風杯傳感器，所述角度傳感器、風力傳感器設置于旋轉支架上，角度傳感器用于測量風杯口 與風向的夾角，風力傳感器用于測量實時風力，所述控制器用于接收風杯傳感器、角度傳感 器、風力傳感器采集到的信息，并進行處理，根據處理結果控制旋轉支架旋轉，將風杯傳感 器的風杯口調節至垂直于風向的方向。
[0021] 所述控制器的中央處理器采用單片機、FPGA芯片、ARM芯片、DSP芯片中的一種。 [0022] 所述控器的中央處理器采用FPGA芯片中的一種。
[0023 ] 所述控制器的中央處理器采用Xi 1 inx公司的Spartan-6系列FPGA芯片中的一種。
[0024] 還包括標準氣流獲取模塊，該模塊用于將獲取的氣流轉換成標準氣流，用于計算 風杯的啟動風速。
[0025] 所述標準氣流獲取模塊包括從氣流進口到氣流出口依次設置的整流段、收縮段、 實驗段，其中，整流段用于將外部氣流梳理均勻，以獲得流場穩定均勻的氣流;收縮段用于 將均勻的氣流進行加速;實驗段用于將加速后的氣流形成流動方向一致、速度均勻的穩定 氣流，并將該氣流施加于風杯上。
[0026]所述控制器與風杯傳感器、角度傳感器、旋轉支架、風力傳感器之間采用無線通信 的方式傳輸數據。