[发明专利]风速风向传感器

说明书

技术领域

本发明属于传感器技术领域，更具体地说，是涉及一种风速风向传感器。

背景技术

由于工程结构在长期使用过程中，始终不断遭受风的冲击、雨雪冲刷等因素的影响，从而出现工程结构基础动力软化、材料侵蚀老化现象，导致工程结构构件及整体抗力的衰减，影响结构的安全度和耐久度。因此，长期监测结构物风荷载情况，对掌握工程结构物的性能演变，评价结构的工作状态，针对性进行合理的养修，避免各种安全事故发生，确保结构物的安全和提高使用年限具有重要意义，而风速风向是影响工程结构安全的主要因素之一，对风速风向的监测将为结构物的正常使用提供安全保障。

风速风向测量是天气监测的重要内容，涉及防洪安全与管理、海上渔业资源开发与利用等多个方面。传统流速流向测量仪器存在着信号易受干扰、测量误差大、电路复杂且故障率高以及寿命短的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风速风向传感器，以解决现有技术中存在的传统流速流向测量仪器存在着信号易受干扰、测量误差大、电路复杂且故障率高以及寿命短的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种风速风向传感器，包括万向摆杆和转动架，所述万向摆杆的下端设有空心球，所述万向摆杆的上端固定在第一转轴中部，所述第一转轴的两端贯穿转向架，所述第一转轴的端部设有第一凸轮，所述第一凸轮的外圆通过推杆与转向架相连，所述推杆的端部与第一等强度梁的一端相接触，所述第一等强度梁的另一端固定在转向架上；所述转向架的两端设有垂直于第一转轴的第二转轴，所述第二转轴设置在底盘上，所述第二转轴上设有第二凸轮，所述第二凸轮的外圆与第二等强度梁的下端接触，所述第二等强度梁的上端与固定在底盘上的固定板相连，所述第一等强度梁和第二等强度梁上均设有与光纤光栅解调仪相连的应变光栅；所述第一等强度梁和第二等强度梁都具有一定的初应变。

进一步地，所述转向架为中部镂空的矩形框，所述第一转轴的两端通过第一轴承与转向架转动配合，所述第一轴承设置在所述万向摆杆的两侧，所述第一凸轮设置在第一轴承的外部。

进一步地，所述第一凸轮为偏心轮，所述推杆包括矩形限位框和导向轴，所述限位框套装在所述第一凸轮的外圆上，所述转向架外壁设有约束钮，所述约束钮设有与导向轴配合的导向孔，所述导向轴的一端与所述限位框相连，所述导向轴的另一端穿过约束钮的导向孔与第一等强度梁相接触。

进一步地，所述第一等强度梁、所述导向轴和所述约束钮均为两个，两个导向轴对称设置在限位框的两侧，两个第一等强度梁的端部均与导向轴端部相连。

进一步地，所述底盘为下端开口的中空壳体，所述固定板设置在底盘顶部，所述第二凸轮为偏心轮，所述第二凸轮及第二等强度梁均为两个、且均设置在底盘外部，所述第二等强度梁交错对称设置在固定板的两端。

进一步地，所述第二转轴设置在第一转轴的上方，所述第二转轴的两端依次穿过转向架及底盘的侧壁与第二凸轮配合。

进一步地，所述第二转轴通过第二轴承与底盘转动配合。

进一步地，所述转向架的顶部设有用于固定第二转轴的卡环，所述卡环为两个、且对称设置在转向架的两侧。

进一步地，所述第一等强度梁上及第二等强度梁上的应变光栅通过用于传输信号的光纤串联起来并与光纤光栅解调仪相连；所述固定板中部设有凸台，所述底盘顶部及凸台中部对应设有安装孔，所述光纤通过安装孔与光纤光栅解调仪相连。

进一步地，所述底盘外部设有下方开口的外壳，所述底盘的底部边缘与外壳相连，所述外壳的顶部设有与安装孔对应的过孔，所述光纤通过过孔与光纤光栅解调仪相连；粘贴在所述第一等强度梁和所述第二等强度梁上的所述应变光栅通过光纤串联，所述应变光栅通过光纤与设置在外壳内温度补偿光栅串联。

本发明提供的风速风向传感器的有益效果在于：与现有技术相比，本发明风速风向传感器中的万向摆杆迎风摆动，万向摆杆带动第一转轴及其两端的第一凸轮转动，从而引起推杆移动，转向架带动第二转轴及其两端的第二凸轮转动，利用第一等强度梁和第二等强度梁上的应变光栅来感知推杆的位移及第二凸轮的转动角度，实现对万向摆杆在xoz平面转动角度与在yoz平面转动角度监测，万向摆杆的摆动方向即为风的方向；测量风速时，由测量风向时万向摆杆沿风向摆过角度的大小反映风速的大小。

附图说明