[发明专利]一种便携式测量风向风速装置及方法

权利要求书

1.一种便携式风速风向测量装置，其特征在于，包括：检测模块、A/D转换模块、用于计算风速和风向的单片机、晶振复位模块、计数时钟模块、供电电路模块和显示模块。

2.根据权利要求1所述的一种便携式风速风向测量装置，其特征在于，所述检测模块包括风速传感器和风向传感器。

3.根据权利要求2所述的一种便携式风速风向测量装置，其特征在于，其特征在于，所述风速传感器为四杯旋转架结构，具有超声波发射器(1)、第一超声波接收器(2-1)、第二超声波接收器(2-2)、第三超声波接收器(2-3)和所述第四超声波接收器(2-4)；所述第一超声波接收器(2-1)和所述第二超声波接收器(2-2)用于检测x轴的所述自然风的风速，所述第三超声波接收器(2-3)和所述第四超声波接收器(2-4)用于检测y轴的所述自然风的风速。

4.根据权利要求2所述的一种便携式风速风向测量方法，其特征在于，所述第一超声波接收器(2-1)、第二超声波接收器(2-4)位于自然风流入巷道一侧，所述第三超声波接收器(2-3)、第二超声波接收器(2-2)位于自然风流入巷道另一侧。

5.根据权利要求2所述的一种便携式风速风向测量装置，其特征在于，所述显示模块为液晶显示屏。

6.利用根据权利要求3-5所述的一种便携式风速风向测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：风速传感器检测自然风的风速光信号，风向传感器检测自然风的风向标偏角和水平分量；

S2：所述风速传感器采集所述自然风的风速光信号并传递给所述A/D转换模块，所述风向传感器测量风向标偏角和所述水平分量并传递给所述A/D转换模块；

S3：所述A/D转换模块将所述风速光信号、风向标偏角信号和水平分量信号转化为电信号，单片机初始化，然后一并传递给所述单片机；

S4：单片机接收到串口的数据并判断是否符合命令的数据，是则进行相应的命令分析，是来自于风速传感器还是风向传感器；所述单片机计算所在地的风向和风速；

S5：所述单片机对所述S4步骤得到的风向进行单周期相位检测的测量精度计算后，符合测量精度标准后利用所述S4步骤得到的风向对所述S3步骤直接测量得到的风速进行相关误差修正，并将处理完的数据信息通过串口发送出去，并将计算结果传递给显示模块；如果不是符合命令的数据，则继续等待串口数据；

S6：所述显示模块显示测量结果。

7.根据权利要求6所述的一种便携式风速风向测量方法，其特征在于，所述S4步骤中的单片机计算风速包括以下步骤：

S41：分别检测超声波信号从超声波发射器(1)到第一超声波接收器(2-1)的时间t₁、到第二超声波接收器(2-2)的时间t₂、到第三超声波接收器(2-3)的时间t₃和到第四超声波接收器(2-4)的时间t₄：

其中，所述c为无自然风时的超声波波速，所述V_x为自然风于x轴方向的风速，所述V_y为自然风于y轴方向的风速；所述θ为所述x轴或所述y轴与所述超声波发射器(1)所在平面内，所述超声波接收器与所述超声波发射器(1)的连线相应地与所述x轴或所述y轴的夹角；所述L为所述超声波接收器至所述超声波发射器(1)轴线的水平距离；

S42：所述单片机分别计算所述时间t₁和所述时间t₂的第一时间变化量Δt_A，所述时间t₃和所述时间t₄的第二时间变化量Δt_B：

S43：由所述M2步骤的时间变化量求出所述x轴的风速V_x和所述y轴的风速V_y：

S44：计算所述x轴与所述y轴所在平面内的风速V：