专利名称：智能超声波风向风速测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型智能超声波风向风速测量装置，属于风向风速测量技术领域。
背景技术：
风向与风速是自然环境重要的信息参数之一，风向与风速对农业、交通等领域都有重要的影响。在社会日益注重全球环境保护、生存环境安全、工业信息化的背景下，风向与风速特别需要在大范围内被实时、精确的测量出来。风向风速传感器是指能够测量0° —360°的风向和一定范围内的风速的传感器。传统的风向风速传感器主要有超声式风传感 器、力学式风传感器等，虽然它们都能应用于风向风速的测量，但都具有体积大，运输、安装不方便等缺点。常用的微型风传感器要么测量范围�。鹊停灰床荒苁迪址缦�、风速的同时测量。
实用新型内容本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种能够在各种恶劣环境下对风向风速实时高精度、大范围测量的智能超声波风向风速测量装置。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为智能超声波风向风速测量装置，包括单片机、CPLD可编程逻辑器、第一超声波探头、第二超声波探头和第三超声波探头，支撑杆上安装有底座，所述底座上均匀安装有三个等长的安装杆，且相邻两个安装杆之间的夹角为120°，第一超声波探头、第二超声波探头和第三超声波探头分别安装在三个安装杆的最外端；单片机与CPLD可编程逻辑器相连接，所述CPLD可编程逻辑器的输出端与超声波激励电路的输入端相连接，所述超声波激励电路的输出端与第一超声波探头相连接，回波处理电路的输入端均与第二超声波探头和第三超声波探头相连接，所述回波处理电路的输出端与CPLD可编程逻辑器的输入端相连接。所述单片机上设置有RS232接口，或设置有RS485接口。本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果。I、本实用新型中超声波探头采用折叠三角架结构，且超声波探头悬空设计，方便了运输与安装，并且增强了超声波探头对恶劣天气的适应性，如冰雪、冻雨天气等。2、本实用新型的测量范围广，风速0-60m/s，风向0_359度无死角全方位准确测量。3、本实用新型中单片机上设置有RS232或RS485输出口，方便用户进行风速风向数据的输出和采集。4、本实用新型中回波处理电路中，能够根据外界环境选择合适的接受触发门槛电压，减少外界信号对测量精准度的影响，提高测量精准度。5、本实用新型采用时间差法测量超声波之间波形传播的正向和逆向时间差，求得两边的风速，再通过矢量合成，求得风速，可以消除超声波探头因结冰等因素带来的原始误差，提高了测量的准确性。
以下结合附图
对本实用新型作进一步说明。图I为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型中超声波探头的安装结构示意图。图3为本实用新型的测量方法示意图图中1为单片机，2为CPLD可编程逻辑器，3为第一超声波探头，4为第二超声波探头，5为第三超声波探头，6为底座，7为支撑架，8为超声波激励电路，9为回波处理电路，10为安装杆。
具体实施方式
如图I、图2所示，智能超声波风向风速测量装置，包括单片机I、CPLD可编程逻辑器2、第一超声波探头3、第二超声波探头4和第三超声波探头5，支撑杆7上安装有底座6，所述底座6上均匀安装有三个等长的安装杆10，且相邻两个安装杆10之间的夹角为120°，第一超声波探头3、第二超声波探头4和第三超声波探头5分别安装在三个安装杆10的最外端；单片机I与CPLD可编程逻辑器2相连接，所述CPLD可编程逻辑器2的输出端与超声波激励电路8的输入端相连接，所述超声波激励电路8的输出端与第一超声波探头3相连接，回波处理电路9的输入端均与第二超声波探头4和第三超声波探头5相连接，所述回波处理电路9的输出端与CPLD可编程逻辑器2的输入端相连接。所述单片机I上设置有RS232接口，或设置有RS485接口。如图3所示，本实用新型智能超声波风向风速传感器的测量方法，在三个等长安装杆的最外端固定三个超声波探头，利用超声波在在空气中的传播受气流影响，通过时间差法测量图中A点到B点波形传播的正向和B点到A点的逆向时间差，测得A点到B点的风速，再通过测量A点到C点波形传播的正向和C点到A点的逆向时间差，测得A点到C点的风速，再通过矢量合成，求得实时的风速和风向，这样就消除了超声波探头因结冰等因素带来的原始误差。本实用新型中采用高速的CPLD可编程逻辑器来实现高精度测量，CPLD可编程逻辑器件不仅实现了单片机外围电路和超声波发射和接收逻辑，更重要的是利用它实现了高精度计时器和RAM功能；CPLD可编程逻辑器在实现高精度计时时，在其计时器的设计中使用倍频技术，使计时器的时钟频率大于等于200MHz，从而达到每个计时单位小于等于5ns的计时精度，保证时间值的准确，保证测量精度和准确性。本实用新型中，单片机除了与上位机进行通信和传输数据外，其主要功能还是控制测量和运算，单片机发出测量指令给CPLD可编程逻辑器，CPLD可编程逻辑器接收命令后，通过超声波激励电路发射逻辑以及计时逻辑，当完成一次测量后，超声波波形数据经过回波处理电路的处理，传输给CPLD可编程逻辑器进行超声波波形数据的记录，然后再将超声波波形数据传输给单片机读�。蟹治鲈怂悖詈蟮贸霾饬恐�。本实用新型中单机片上设置有RS232或RS485输出口，方便用户进行风速风向数据的输出和采集；底座与安装杆之间采用折叠三角架结构，安装杆可以在底座上上下扳动，使安装杆与底座折叠在一起，方便用户的安装和运输。上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
权利要求1.智能超声波风向风速测量装置，包括单片机(1)、CPLD可编程逻辑器(2)、第一超声波探头(3)、第二超声波探头(4)和第三超声波探头(5)，其特征在于支撑杆(7)上安装有底座(6)，所述底座(6)上均匀安装有三个等长的安装杆(10)，且相邻两个安装杆(10)之间的夹角为120°，第一超声波探头(3)、第二超声波探头(4)和第三超声波探头(5)分别安装在三个安装杆(10)的最外端； 单片机(I)与CPLD可编程逻辑器(2 )相连接，所述CPLD可编程逻辑器(2 )的输出端与超声波激励电路(8)的输入端相连接，所述超声波激励电路(8)的输出端与第一超声波探头(3 )相连接，回波处理电路(9 )的输入端均与第二超声波探头(4 )和第三超声波探头(5 )相连接，所述回波处理电路(9)的输出端与CPLD可编程逻辑器(2)的输入端相连接。
2.根据权利要求I所述的智能超声波风向风速测量装置，其特征在于所述单片机(I)上设置有RS232接口，或设置有RS485接口。
专利摘要本实用新型智能超声波风向风速测量装置，属于风向风速测量技术领域；所要解决的技术问题是提供了一种能够在各种恶劣环境下对风向风速实时高精度、大范围测量的智能超声波风向风速测量装置；解决该技术问题所采用的技术方案为支撑杆上安装有底座，所述底座上均匀安装有三个等长的安装杆，单片机与CPLD可编程逻辑器相连接，所述CPLD可编程逻辑器的输出端与超声波激励电路的输入端相连接，所述超声波激励电路的输出端与第一超声波探头相连接，回波处理电路的输入端均与第二超声波探头和第三超声波探头相连接，所述回波处理电路的输出端与CPLD可编程逻辑器的输入端相连接；本实用新型主要用于风向风速测量。
文档编号G01P13/02GK202676731SQ20122023126
公开日2013年1月16日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者刘曙光, 梁都锁, 卢海兵 申请人:太原波峰科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
