CN111190242B - 一种动态自水平正交测风速气象装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气象检测领域，提供了一种动态自水平正交测风速气象装置，本发明的目的在于解决气象装置固定端发生倾斜导致四个风口无法水平的问题。动态自水平正交测风速气象装置，其特征在于，包括圆形导槽(3)，与圆形导槽(3)滑动铰接的水平舱；所述水平舱包括底座(1)，安装在底座(2)上的顶盖(2)，底座上对称设置的铰接耳(1‑3‑2，1‑3‑1)，铰接耳(1‑3‑2，1‑3‑1)滑动铰接安装在圆形导槽(3)内，所述底座(2)底部设置有配重块。

Description

一种动态自水平正交测风速气象装置

技术领域

本发明涉及气象环境监测领域，具体涉及一种动态自水平正交测风速气象装置。

背景技术

自1999年起，我国开始从芬兰引进许多的气象观测设备，由于这些设备的进入以及相关测量系统的建成，这标志着我国的气象检测正在开启一个全新的时代。随后自动气象观测技术得以大力发展，在2000年时，第一批设备正式投入到工作当中。到目前为止，我国已经成为了拥有许多观测设备的国家，并且建立了相对完善的系统，能够实现气象数据的自动采集，以及能够进行快速实时的传输^[7]。

由于之前我国的许多观测设备都是已进口为主，在气象数据变得尤为重要的今天，自主生产气象设备则显得尤为重要。目前我国已经有许多的观测设备生产厂家，并且这些厂家都是经过中国气象局审查合格的单位。例如由北京华创升达高科技发展公司所生产的CAWS-600系列，以及来自长春仪器的DYYZ-II等系列，都有着卓越的性能以及许多功能。这些自主研发的自动气象观测设备在我国气象中得以大量的使用和推广，使得我国自动气象站的发展百花齐放。在近几十年中得到了大力的发展。

自1999年我国从芬兰进口第一批气象设备开始，我国气象观测技术得到了质的飞跃，从我国气象部门建立以及各个地区的自动气象站相继建立以来，我国的地面观测系统以及各类自动气象观测站已经建有16000多套各种类型各种功能以及不同和用途的自动气象站。自动化观测已经得到了全面的使用和研究，这就意味着我国气象系统的主体在发生改变，技术以及数据也得到了极大的提高。

测风仪器在我国所有的气象部门中占有不可或缺的地位，然而针对绝大多数的气象单位来说，对于测风仪器的选择仍然是传统的机械旋转式测风传感器，这些传感器就是我们平时生活中常见的风杯风速传感器和单翼风速传感器，以此来进行对于风速和风向的测量。这些常见的测风传感器能够对于所需数据进行采集，但是由于机械式的构造结构，所以旋转惯性在这些测风仪器中是不可避免的。因此对于测风数据的检测就会失去瞬时变化的一个风速值。这就会给风速的研究和检测带来一个巨大的困难，也是现如今法解决的问题。气象站中的传统机械测风仪器在进行测风工作时，因为其工作特性以及在运行中所测得的数据来自两个不同的方向，所以在测得的数据中可以明显看出在时间因素和其他因素是不一样的。更加由于风速测量中存在一种湍流特征，使得我们从测风仪器中所获得的数据误差增大。在风杯传感器和单翼式风速传感器在启动时风速不同的原因，有可能使得测量的数据完全错误。正是由于传统的机械式旋转测风传感器存在这些特征，给进一步研究风对航空航天，军事，导电的弹道以及飞行带来了许多的困难。因此，结构坚固，实用性大的自动测风仪器的研究就显得尤为重要。

基于正交测风原理的测风仪器则可以摆脱传统的困扰，能够实时准确的对于风速以及风向角数据进行采集，因为这种测风仪器使用两组硅压阻差压传感器相互正交，在测压口连接四根测风管，这样的结构方式更加的稳固，而且摆脱了传统的机械旋转式传感器，因此它就可以避免由于转动惯性所带来的误差，这使得研究人员们对于气象要素中风速的测量更加的准确，气象信息的质量也得以提高，对于军事以及航天方面也做出了重大的贡献。

基于正交原理的测风速气象装置一定要保持感压管的管孔水平，这样才能够有效的防治测量环境中的液体不慎进入到测风传感器中，这样就会使传感器不能够正常的工作，甚至损坏测风传感器。传统的管孔在大风暴雨天气下，容易造成液体随风进入进气管，如不及时清理会引起检测数据失真，严重的传感器进水，则会造成传感器损坏。

另一方面，正交原理的测风速气象装置，需要保证正交的4个风口（东南西北）水平，不然测量出的风速精度会降低，同时在设备安装后，如果气象装置在外力作用下发生倾斜，那么气象装置测量数据将严重失真。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够将正交的四个风口进行水平的气象装置，解决气象装置固定端发生倾斜导致四个风口无法水平的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案：

动态自水平正交测风速气象装置,包括圆形导槽，与圆形导槽滑动铰接的水平舱；

所述水平舱包括底座，安装在底座上的顶盖底座上对称设置的铰接耳，铰接耳滑动铰接安装在圆形导槽内，所述底座底部设置有配重块。因为水平舱通过铰接耳与圆形导槽滑动铰接，在配重块的作用下，能够保证水平舱始终水平，类似不倒翁对原理。

上述技术方案中，所述圆形导槽包括外圆槽，套接在外圆槽内的导电内槽；

外圆槽包括右外圆槽，左外圆槽；

导电内槽包括右导电内槽，左导电内槽；

上述技术方案中，包括设置在右外圆槽上引出右导电内槽的右引出电极，设置在左外圆槽上引出左导电内槽的左引出电极。本方案因水平舱内设置有电路结构，需要对其进行供电，然而要保证水平舱与圆形导槽滑动铰接，那么如何将电引入水品舱是需要考虑的问题，为此本方案采用导电内槽与导体结构的铰接耳，通过铰接耳将电引入水品舱。

上述技术方案中，所述圆形导槽的截面为圆心角大于180°小于300°的圆弧形。保证铰接耳的导电球头能够嵌入圆形导槽的导电内槽，且能够滑动铰接。

上述技术方案中，所述右导电内槽与左导电内槽之间设置有绝缘分离垫。右导电内槽与左导电内槽分别为正极和负极，因此需要绝缘隔离，避免短路。且绝缘分离垫满足一定厚度，避免因为铰接耳将正负极短接。

上述技术方案中， 铰接耳包括导电固定柱，设置在导电固定柱一端的导电球头,以及连接导电球头从导电固定柱另一端引出的电极。

上述技术方案中，所述外圆槽上设置有用于对导电内槽进行限位的凸扣。实现导电内槽的固定。

上述技术方案中，所述底座上还设置有与铰接耳在同一水平面的进风口，四个进风口分别与东南西北对应。

上述技术方案中，水平舱的顶盖和底座组装后为圆球形。球形结构能够保证水平舱上下左右各个面所受风力大小平衡，避免因为风过大造成水平舱出现摇摆晃动。

本发明因为采用上述技术方案，因此具备以下有益效果：

本发明的结构通过配重块能够使得设备无需人工调整水平，通过重力自动让设备水平，其原理类似不倒翁原理，本方案通过独特的铰接耳和圆形导槽结构，解决了设备系统供电问题，且能够保证当原有设备安装位置在受到外力的作用下发生倾斜的时候能够自动水平，且本方案也可设计为手持结构，现有设备人工手持很难保证设备四个风口完全水平，而采用本设备人工手持后，通过配重块让设备自动水平，且不受操作人员动作影响，保证了测量设备的测量精确。

附图说明

图1为本发明结构爆炸图；

图2为本发明球形水舱球形实施例示意图；

图3为本发明其他水平舱实施例示意图；

图4为本发明圆形导槽分离图；

图5为图4中A部分放大图；

图6为图4中B部分放大图；

图7为绝缘分离垫示意图；

图8为铰接耳示意图。

图中1-底座，1-2-配重块卡扣，1-4-风口，2-顶盖，3-圆形导槽，3-1-右外圆槽，3-2-左外圆槽，3-1-3-右槽体，3-2-3-左槽体，3-1-1-右安装座，3-2-1-左安装座，3-1-2-右上固定位，3-2-2-左上固定位，4-1-右导电内槽，4-2-左导电内槽，5-绝缘分离垫，6-PCB安装位，1-3-1-右铰接耳，1-3-2-左铰接耳，3-1-5-凸扣，5-1-斜面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

如图1所示本动态自水平正交测风速气象装置，包括圆形导槽3，与圆形导槽3滑动铰接的水平舱；

所述水平舱包括底座1，安装在底座1上的顶盖2，底座上对称设置的铰接耳，铰接耳分为左铰接耳1-3-2，右铰接耳1-3-1，铰接耳滑动铰接安装在圆形导槽内，所述底座底部设置有配重块。

所述圆形导槽3包括外圆槽，套接在外圆槽内的导电内槽；外圆槽包括右外圆槽3-1，左外圆槽3-2；导电内槽包括右导电内槽4-1，左导电内槽4-2。

在右外圆槽上引出右导电内槽4-1的右引出电极3-1-4，设置在左外圆槽3-2上引出左导电内槽4-2的左引出电极3-2-4。

所述圆形导槽3的截面为圆心角大于180°小于300°的圆弧形。

所述右导电内槽4-1与左导电内槽4-2之间设置有绝缘分离垫5。

铰接耳包括导电固定柱1-3-1-2，设置在导电固定柱1-3-1-2一端的导电球头1-3-1-1,以及连接导电球头从导电固定柱1-3-1-2另一端引出的电极1-3-1-3。

所述外圆槽上设置有用于对导电内槽进行限位的凸扣3-1-5。

述底座1上还设置有与铰接耳在同一水平面的进风口，四个进风口分别与东南西北对应。

实施例1

在上述技术方案的基础上水平舱的顶盖2和底座1组装后为圆球形。

实施例2

上述技术方案中平舱的顶盖2采用不为半圆形的其他形状和底座1组装后如图3所示结构，这种结构在风力较大的时候因为其结构的不对称，会造成受力不均而出现水平舱绕铰接耳晃动。

主要技术	指标
		温度检测精度	0.1°
风向检测精度	1°
		风速检测精度（单位）	0.1m/s
采集器雨量检测精度（单位）	0.1mm
		气压检测精度（单位）0.3	0.1hPa
工作电流	<300MA
		工作电压	12V

Claims (8)

1.一种动态自水平正交测风速气象装置,其特征在于，包括圆形导槽（3），与圆形导槽（3）滑动铰接的水平舱；

所述水平舱包括底座（1），安装在底座（1）上的顶盖（2），底座上对称设置的铰接耳（1-3-2，1-3-1），铰接耳（1-3-2，1-3-1）滑动铰接安装在圆形导槽（3）内，所述底座（1）底部设置有配重块，底座（1）上还设置有与铰接耳在同一水平面的进风口，四个进风口分别与东南西北对应。

2.根据权利要求1所述的一种动态自水平正交测风速气象装置,其特征在于，所述圆形导槽（3）包括外圆槽（3-1，3-2），套接在外圆槽（3-1，3-2）内的导电内槽（4-1，4-2）；

外圆槽（3-1，3-2）包括右外圆槽（3-1），左外圆槽（3-2）；

导电内槽（4-1，4-2）包括右导电内槽（4-1），左导电内槽（4-2）。

3.根据权利要求2所述的一种动态自水平正交测风速气象装置,其特征在于，包括设置在右外圆槽（3-1）上引出右导电内槽（4-1）的右引出电极（3-1-4），设置在左外圆槽（3-2）上引出左导电内槽（4-2）的左引出电极（3-2-4）。

4.根据权利要求2或3任一所述的一种动态自水平正交测风速气象装置,其特征在于，所述圆形导槽（3）的 截面为圆心角大于180°小于300°的圆弧形。

5.根据权利要求2或3任一所述的一种动态自水平正交测风速气象装置,其特征在于，所述右导电内槽（4-1）与左导电内槽（4-2）之间设置有绝缘分离垫（5）。

6.根据权利要求1所述的一种动态自水平正交测风速气象装置，其特征在于， 铰接耳包括导电固定柱（1-3-1-2），设置在导电固定柱（1-3-1-2）一端的导弹电球头（1-3-1-1）,以及连接导电球头从导电固定柱（1-3-1-2）另一端引出的电极（1-3-1-3）。

7.根据权利要求2所述的一种动态自水平正交测风速气象装置,其特征在于，所述外圆槽上设置有用于对导电内槽进行限位的凸扣（3-1-5）。

8.根据权利要求1所述的一种动态自水平正交测风速气象装置,其特征在于，水平舱的顶盖（2）和底座（1）组装后为圆球形。

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