[发明专利]一种新型船用风向风速传感器及其自动校准补偿方法

说明书

本发明属于仪器仪表技术领域，具体涉及一种船用风向风速传感器及其补偿方法。新型船用风向风速传感器，包括风速测量装置、方向测量装置、控制主板及位置传感单元；所述位置传感单元用于获取船舶的运动状态，并传给所述控制主板；所述控制主板用于接收风速测量装置、风向测量装置测量的初始风速和风向数据，并对接收的初始风速和风向数据进行补偿修正。本发明通过优化设计风速风向传感器，设置位移传感单元，感知传感器运动姿态，增加速度测量补偿算法，大幅提高传感器风速测量精度；并且通过采用磁敏电阻为敏感元件，以磁场为媒介将机械角度、角位移转化为电信号的方法提高风向测量精度和分辨率。

技术领域

本发明属于仪器仪表技术领域，具体涉及一种船用风向风速传感器及其补偿方法。

背景技术

风作为一种自然现象，其蕴藏着巨大的能量，能对人类活动产生重大影响，尤其是对海洋资源开发。船舶作为海洋资源开发的主要载具，其航行安全受风影响颇大。因此，对于海洋航行中的船舶，需要在航行过程中的实时测量风速风向参数，为船舶的操纵控制和航行安全提供信息，但是船舶的航速、航向、运动姿态以及海洋上的各种海流等诸多因素，均会对风速、风向的测量精度产生影响，尤其是对于某些特殊要求的风帆助力船舶，非常注重风能的最大利用率，因而要求风速、风向的测量精度非常高。

现有的风速风向仪是按照空气水平流动的前提设计的，且只考虑静态下的风向风速测量。例如，专利号为201510966427.1的发明专利公布了一种风向风速传感器，实现了对风向风速的测量；专利号为201610255232.0的发明专利公布了一种风速风向传感器及风速风向计算方法，也实现了对风向风速的测量。

船舶作为搭载传感器的平台，其本身处于时刻运动状态，由于传感器迎风角度的时变性的特点，所以普通风向风速仪用在船舶上时，均无法补偿因船舶航行时纵倾、横摇等因素造成的测量误差，影响风向、风速测量精度。且目前主流的风向测量主要采用码盘来实现，但是码盘的分辨率较低，一般仅能做到5°的分辨率，使得传感器测量风向误差较大。

针对船舶摇摆状态下风速风向的精确测量，目前尚无专用测量设备及方法。

发明内容

本发明的目的是解决由于风、浪、流等环境因素的干扰，船舶时刻处于运动状态，传感器随船运动造成的风速测量误差较大的问题，以及现有传感器码盘的分辨率较低，风向测量误差大的问题，提供一种新型的船用自校准风向风速传感器及其自动校准补偿方法。

为了实现上述目的，本发明提供的其中一个技术方案是：一种新型船用风向风速传感器，包括风速测量装置、方向测量装置、控制主板及位置传感单元；所述位置传感单元用于获取船舶的运动状态，并传给所述控制主板；所述控制主板用于接收风速测量装置、风向测量装置测量的初始风速和风向数据，并对接收的初始风速和风向数据进行补偿修正。

作为本发明的一种优选方式，所述风速测量装置包括风速传动轴、测速线圈和磁钢；所述风速传动轴的前端连接螺旋桨，其后端连接磁钢；所述测速线圈与控制主板通讯连接；所述测速线圈与所述磁钢配合，测量初始风速。

作为本发明的一种优选方式，所述的风向测量装置包括风向驱动器和角度传感器；所述风向驱动器与角度传感器通过联轴器连接；所述角度传感器与所述控制主板连接；所述风向驱动器驱动所述的角度传感器，进行风向的测量。

进一步地，所述的风向驱动器包括风向连接器，与所述风向连接转动连接的尾翼，及连接所述角度传感器的风向传动轴。

进一步地，所述的角度传感器为电位式角度传感器。

本发明提供的另一个技术方案是：一种新型船用风向风速传感器自动校准补偿方法，包括：通过位移传感单元获取船舶的运动状态，并将船舶运动状态输入到控制主板；

控制主板通过补偿算法计算风速补偿量，对测量的风速初始值补偿修正，输出风速测量修正值；