本实用新型涉及风向风速监控测量技术领域,尤其是一种超声波风向风速测量装置。
背景技术：
风速测量在工业生产和科学实验中都有广泛的应用，尤其在气象领域，风速测量更有着重要的价值。风速测量，常用的仪表有杯状风速计、翼状风速计、热敏风速计和超声波风速计。杯状风速计和翼状风速计使用方便，但其惰性和机械摩擦阻力较大，只适合于测定较大的风速。热敏风速计利用热敏探头，其工作原理是基于冷冲击气体带走热元件上的热量，借助一个调节开元器件保持温度恒定，此时调节电流和流速成正比。这种测量方法需要人为的干预，而且此仪表在湍流中使用时，来自各个方向的气流同时冲击热元件，会影响到测量结果的准确性。现阶段常采用基于超声波传播速度受风速影响而增减原理制成的超声波风速仪表，不用机械转动部件，不存在机械阻塞，结冻等现象，具有重量轻，使用寿命长的优点。但是传统的超声波风速风向测量多采用对接收的超声波进行整形呈方波信号，然后计算处接收信号的延迟时间的方法，这种方法精度较低，难以满足风速风向的测量精度要求。
技术实现要素：
针对以上存在的问题，本实用新型提供一种利用多维超声波传感器，结构对称，读数精准，能够不影响风场，实地监测风速和风向的超声波测量装置。
为了解决该技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种超声波风向风速测量装置，其特征在于，包括底座、第一传感器安装板、第二传感器安装板、超声波传感器、第一超声波反射板和第二超声波反射板；所述第二传感器安装板固定于底座上，第二传感器安装板的上端固定有第二超声波反射板，在所述第二超声波反射板上呈正三角形排布三个超声波传感器；所述第一传感器安装板和第二传感器安装板水平平行且通过四个支撑杆固定连接；所述第一传感器安装板的下端固定有第一超声波反射板，在所述第一超声波反射板上与第二超声波反射板上的超声波传感器对应的位置安装有三个超声波传感器；所述底座中设有与超声波传感器连接的电路模块和控制器。
更进一步的，第一传感器安装板和第二传感器安装板中心在同一竖直线上。
更进一步的，第一传感器安装板和第二传感器安装板还通过四个竖直的C 形支撑架连接。
更进一步的，第一超声波反射板和第二超声波反射板分别通过螺钉或粘性剂固定于相应的所述第一传感器安装板和第二传感器安装板上。
更进一步的，超声波传感器的输出端连接电路模块的输入端，电路模块的输出端连接控制器。
更进一步的，超声波传感器包括超声波发射器和超声波接收器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)通过超声波传感器，检测结果更精准，对测量环境要求不高，简单易用，价格低廉。
2)本装置对称性的结构设计，减小装置对风向风速的影响，基本不改变风速和风向，使监测结果更精准。
3)本实用新型采用多维的超声波发射接收结构，采用反射接收的路径，增加了超声波的传播距离，同时可以减小装置的体积，减少了装置受风力的作用引起装置振动，影响测量精度。
附图说明
图1所示为本实用新型的一种超声波风向风速测量装置的结构示意图。
图2为本实用新型中的超声波传感器的安装位置示意图。
图3所示为本实用新型的一种超声波风向风速测量装置的电路框图。
附图序号及名称：
1为底座，2为第一传感器安装板，3为超声波传感器，41为第一超声波反射板，42为第二超声波反射板，5为第二传感器安装板，6为支撑架，7为电路模块，8为控制器，9为限幅电路，10为放大电路,11为处理模块，12为转换模块，13为支撑杆，14为计时模块，15输出电路，第一传感器安装板上的超声波传感器顺序的分别为321、322、323，第二传感器安装板上的超声波传感器顺序的风别为351、352、353。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种超声波风向风速测量装置，包括底座1、第一传感器安装板2、第二传感器安装板5、超声波传感器3、第一超声波反射板41、第二超声波反射板42；所述第二传感器安装板5固定于底座1上，第二传感器安装板5的上端固定有第二超声波反射板42，在所述第二超声波反射板上呈正三角形排布有三个超声波传感器3(具体的按逆时针顺序分别为超声波传感器321、322、323)；所述第一传感器安装板2和第二传感器安装板5水平平行且通过四个支撑杆13固定连接；所述第一传感器安装板2的下端固定有第一超声波反射板，在所述第一超声波反射板上与第二传感器安装板2上的超声波传感器对应的位置安装有呈正三角形排布的三个超声波传感器3(具体地按逆时针顺序分别为超声波传感器 351、352、353)；所述底座1中设有与超声波传感器连接的电路模块7和控制器8。
更进一步的，第一传感器安装板2和第二传感器安装板5中心在同一竖直线上。第二传感器安装板5上的三个超声波传感器(351、352、353)分别在第一传感器安装板2上的三个超声波传感器(321、322、323)的竖直投影位置。
为了结构更加稳固和对称，不受风场的影响晃动，第一传感器安装板2和第二传感器安装板5的外侧还通过竖直的四个C形的支撑架对称的固定焊接在一起。四个支撑架在第一传感器安装板和第二传感器安装板的四个外侧对应焊接固定，呈对称结构，将装置对风场的影响降到最低。
第一超声波反射板和第二超声波反射板分别通过螺钉固定或胶粘固定于相应的所述第一传感器安装板2和第二传感器安装板5上。
超声波传感器3的输出端连接电路模块7的输入端，电路模块7的输出端连接控制器8。
超声波传感器3为集超声波发射器和超声波接收器一体的换能器。具有超声波发射和接收的功能。
本实用新型装置利用时差法的原理，用于超声波风速测量技术，利用超声波在顺风路径和逆风路径的传播速度不同，检测出两个路径的传播时间或时间差来获得风速信息，准确测量超声信号的到达时间。此外为了测量瞬间的风速风向，需要检测多个传感器信号，系统具有较强的计算和处理能力。采用数字化超声风速测量方法，提高测量精度和抗干扰能力。
测量时，第一传感器安装板上的超声波传感器321作为发射探头，经过下方第二传感器安装板上的反射板，超声波传感器322作为接收探头，进行测量，得到一个时间；第一传感器安装板上的超声波传感器322作为发射探头，经过下方第二传感器安装板上的反射板，超声波传感器323作为接收探头，进行测量，得到另一个时间，超声波传感器323作为发射探头，经过下方第二传感器安装板上的反射板，超声波传感器321作为接收探头得到另一个时间。
第二传感器安装板上的超声波传感器351作为发射探头，经过上方第一传感器安装板上的反射板，超声波传感器352作为接收探头，进行测量，得到一个时间；第二传感器安装板上的超声波传感器352作为发射探头，经过上方第一传感器安装板上的反射板，超声波传感器353作为接收探头，进行测量，得到另一个时间，超声波传感器523作为发射探头，经过上方第一传感器安装板上的反射板，超声波传感器521作为接收探头得到另一个时间。
本实用新型的超声波发射和接收路径，同一时间具体方向只有一条超声波传播，消除干扰，同时在一定的检测设备中，增加了超声波监测数据，拉长了超声波传播的距离，使测量结果更准确。
本实用新型所述的超声波传感器采用的是DYA-200-01K-LJZ压电换能器。超声波传感器的原始信号采集，经过电路模块中限幅电路9、放大电路10的处理。控制器8通过计时模块14对发射时间和接收时间进行判断，计算出传播时间，通过处理模块11对风速风向信号的处理运算，得到风速风向结果，再通过转换模块12进行转换，输出至显示模块15。
采用HC-SR04超声波模块和S3C2440处理模块进行连接。HC-SR04超声波模块可提供范围2-400cm的非距离感测功能，测距精度可达3mm，模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。超声波传感器根据测量方法采用合适的数量和位置，采用三个严格按照正三角形排布的超声波传感器，传感器采用发射和接收一体的换能器。充分发挥超声波风向风速测试装置的体积小的优势，在有限的装置体积内，增长了超声波发射接收的路程。
本实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本发明。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。