一种基于磁悬浮原理的风向风速测量装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105698869A(43)申请公布日2016.06.22(21)申请号201610171681.7(22)申请日2016.03.22(71)申请人河北工业大学地址300130天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#(72)发明人臧晨静张惠娟张忆南刘伯颖叶宝柱李玲玲高轶泽(74)专利代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)12210代理人赵凤英王瑞(51)Int.Cl.G01D21/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种基于磁悬浮原理的风向风速测量装置(57)摘要本发明公开了一种基于磁悬浮原理的风向风速测量装置，包括支撑架机构、电源模块、信号采集系统、信号处理系统和无线通讯处理系统。所述信号采集系统包括风速采集机构、风向采集机构和水平仪；所述信号处理系统包括风速处理机构、风向处理机构、水平控制机构和存储器。该装置利用磁悬浮原理实现轴承的无机械摩擦，有效降低装置的启动风速，克服传统测风装置的机械磨损大，启动风速大的问题；同时装置中还设有检测工作平台是否水平的水平仪及风向测量机构，保证装置工作时处于水平状态且风速测量机构对准风向，提高装置的测量精度。CN105698869ACN105698869A权利要求书1/1页1.一种基于磁悬浮原理的风向风速测量装置，其特征在于所述装置包括支撑架机构、电源模块、信号采集系统、信号处理系统和无线通讯处理系统；所述支撑架机构包括底座、竖直杆、水平工作台、旋转轴承、连接杆和升降杆；所述水平工作台由上平台板和下平台板组成；所述连接杆的底端固定于底座中，顶端通过法兰盘与下平台板连接；所述升降杆及控制升降杆升降的第三步进电机安装在上平台板和下平台板之间；所述升降杆及第三步进电机的数量相同；所述上平台板通过法兰盘与竖直杆连接；所述旋转轴承为行星齿轮机构，控制旋转轴承的第二步进电机的输出轴与旋转轴承的太阳轮的轮心固定连接；所述第二步进电机的另一端固定于竖直杆内部；所述旋转轴承的齿圈与信号采集系统的根部啮合连接；所述电源模块安装在竖直杆内，与信号采集系统、信号处理系统及无线通讯处理系统电连接；所述信号采集系统包括风速采集机构、风向采集机构和水平仪；所述风速采集机构包括扇叶和磁悬浮轴承机构；所述扇叶安装于磁悬浮轴承机构的端部；所述磁悬浮轴承机构安装于风速采集机构的壳体内；所述磁悬浮轴承机构主要包括功率放大器、旋转轴、两个径向磁悬浮轴承、轴向磁悬浮轴承、推力盘、第一步进电机、两个保护轴承、两个径向位移传感器、轴向位移传感器和控制器；所述旋转轴与扇叶连接；所述两个径向磁悬浮轴承安装于旋转轴上；所述轴向磁悬浮轴安装于旋转轴上；所述推力盘安装在轴向磁悬浮轴承的中间；所述两个径向位移传感器分别固定在各自径向磁悬浮轴承旁侧；所述轴向位移传感器固定在磁悬浮轴承机构两端的端盖上；所述两个保护轴承安装旋转轴的两端；所述功率放大器的输出端与两个径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承中的线圈连接，输入端与控制器连接；所述控制器的输入端分别与功率放大器、两个径向位移传感器和轴向位移传感器连接；所述第一步进电机安装于两个径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承的中间位置；所述风向采集机构安装在扇叶的轴心处；所述水平仪安装在水平工作台上；所述信号处理系统包括风速处理机构、风向处理机构、水平控制机构和存储器；所述风速处理机构包括第一A/D转换器、第一单片机；所述第一A/D转换器输入端与第一步进电机连接，输出端与第一单片机输入端口连接，第一单片机输出端分别与无线通讯模块及存储器连接；所述风向处理机构包括第二A/D转换器、第二单片机、第二驱动电路和第二步进电机；所述第二A/D转换器输入端与风向采集机构连接，输出端与第二单片机输入端连接，第二单片机的输出端分别与第二驱动电路的输入端、无线通信模块及存储器连接，第二驱动电路输出端与第二步进电机连接；所述水平控制机构包括第三A/D转换器、第三步单片机、第三驱动电路和第三步进电机；所述第三A/D转换器输入端与水平仪连接，输出端与第三单片机输入端连接，第三单片机输出端与第三驱动电路输入端连接，第三驱动电路输出端与第三步进电机连接。2.根据权利要求1所述的基于磁悬浮原理的风向风速测量装置，其特征在于所述底座为肋板型底座。3.根据权利要求1所述的基于磁悬浮原理的风向风速测量装置，其特征在于所述电源模块是蓄电池。4.根据权利要求1所述的基于磁悬浮原理的风向风速测量装置，其特征在于所述风向采集机构为压力传感器。2CN105698869A说明书1/5页一种基于磁悬浮原理的风向风速测量装置技术领域[0001]本发明涉及风速测量技术领域，具体是一种基于磁悬浮原理的风向风速测量装置。背景技术[0002]风向及风