[发明专利]一种便携式测量风向风速装置及方法

说明书

本发明提供一种便携式风速风向测量装置和方法，装置包括：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；检测模块包括风速传感器和风向传感器。本发明利用风速和风向传感器来作为风能信号的采集工具，采集来的模拟量的风能信号通过A/D转换模块处理后送交给装置的控制核心单片机来处理，单片机将最终处理完的结果即监测的数据再利用液晶屏显示出来。该装置精度高，体积小，成本低，使用方便。

技术领域

本发明属于气象观测技术领域，具体涉及一种便携式测量风向风速装置及方法。

背景技术

风向风速测量装置可以广泛地应用于气象(如为台风数据提供准确的数据参考)、民航(为飞机起飞、降落提供风的可靠数据)、公路、桥梁(为建造公路、桥梁提供依据)、新能源(风能发电前期提供风数据)等行业，前景广阔。

旧式的机械式测风仪由于采用机械式传动结构，长时间使用精度会受影响而且读数不便。所以提高风速风向测量装置的精度与易用便携性，对于气象观测是非常有意义的。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种能够精确测量风速和风向，且可以进行进一步误差修正的便携式测量风向风速装置及方法。

本发明提供如下技术方案：一种便携式风速风向测量装置，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。

进一步地，所述检测模块包括风速传感器和风向传感器。

进一步地，所述风速传感器为四杯旋转架结构，具有超声波发射器、第一超声波接收器、第二超声波接收器、第三超声波接收器和第四超声波接收器；所述第一超声波接收器和所述第二超声波接收器用于检测x轴的所述自然风的风速，所述第三超声波接收器和所述第四超声波接收器用于检测y轴的所述自然风的风速。

进一步地，所述第一超声波接收器、所述第四超声波接收器位于自然风流入巷道一侧，所述第三超声波接收器、所述第二超声波接收器位于自然风流入巷道另一侧。

进一步地，所述显示模块为液晶显示屏。

本发明还提供利用上述便携式风速风向测量装置的测量方法，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。

进一步地，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到第一超声波接收器的时间t₁、到第二超声波接收器的时间t₂、到第三超声波接收器的时间t₃和到第四超声波接收器的时间t₄：