專利名稱:一種超聲風速風向測量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公布了一種超聲風速風向測量系統(tǒng)，與上位機相連，包括升壓模塊，高壓脈沖模塊，切換電路，四個超聲換能器，放大電路和比較電路以及MCU。本實用新型是根據(jù)超聲波在風中的傳播時間差來測量當前風速風向的。高壓模塊通過持續(xù)地對電容充放電產(chǎn)生高壓，再通過MOS開關管產(chǎn)生高壓脈沖。脈沖經(jīng)過切換電路施加到指定的超聲換能器發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，相對的超聲換能器接收探頭接收到超聲波后產(chǎn)生回波信號?；夭ㄐ盘柦?jīng)過處理后傳輸給MCU，MCU計算得到超聲波傳輸?shù)臅r間。通過切換電路，可以測得四個方向超聲波的傳播時間，根據(jù)兩個超聲換能器之間的距離可以計算得到相應的傳播速度，經(jīng)過矢量合成得到當前的風速風向。
【專利說明】一種超聲風速風向測量系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于超聲波風速風向測量【技術領域】，特別是涉及一種超聲風速風向測量系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]目前，風速測量通常采用轉(zhuǎn)杯、轉(zhuǎn)葉、熱風式、超聲波式風速計?，F(xiàn)有的超聲式風速計主要采用低壓或者變壓器驅(qū)動超聲換能器，這兩種方法驅(qū)動超聲換能器可靠性不高，容易受到干擾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型目的在于針對現(xiàn)有的超聲式風速計的缺陷，提供一種系統(tǒng)干擾小，測量準確的超聲風速風向測量系統(tǒng)。
[0004]本實用新型為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術方案:
[0005]一種超聲風速風向測量系統(tǒng)，與上位機相連，其特征在于:該系統(tǒng)包括升壓模塊，高壓脈沖模塊，切換電路，四個超聲換能器，放大電路和比較電路以及MCU ;
[0006]所述四個超聲換能器兩兩相對分別垂直設置在四個方向，包括發(fā)射探頭和接收探頭，用于發(fā)射超聲波和接收超聲波；
[0007]所述升壓模塊用于將電源電壓提升至150V ;
[0008]所述高壓脈沖模塊通過MCU控制將升壓模塊提供的150V高壓電轉(zhuǎn)化為150V的高壓脈沖；
[0009]所述切換電路通過MCU控制切換導通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭；
[0010]所述放大電路和比較電路用于將超聲換能器的接收探頭接收的超聲回波信號進行放大及和設定值進行比較，再傳送給MCU ;
[0011]所述MCU用于控制高壓脈沖模塊產(chǎn)生脈沖電壓，控制切換導通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭，以及根據(jù)超聲回波時間計算風速和根據(jù)兩個方向上的風速矢量合成得到風向。
[0012]其進一步特征在于:所述升壓模塊為電感型升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0013]所述高壓脈沖模塊為由MCU控制的MOS開關管。
[0014]所述四個超聲換能器通過八個干簧管繼電器控制，每次兩個干簧管繼電器導通，把一對換能器的發(fā)射探頭和接收探頭接入電路中供測量使用。
[0015]所述高壓脈沖模塊的脈沖個數(shù)和頻率通過MCU控制。
[0016]本實用新型利用規(guī)則的高壓脈沖驅(qū)動超聲換能器，脈沖個數(shù)和頻率通過MCU簡單可控，回波信號強，測量準確，抗干擾能力強，風速測量范圍大。

【附圖說明】

[0017]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為高壓脈沖模塊電路示意圖。
[0019]圖3為四個超聲換能器控制電路圖。

【具體實施方式】
[0020]如圖1所示一種超聲風速風向測量系統(tǒng)，與上位機相連，包括升壓模塊，高壓脈沖模塊，切換電路，四個超聲換能器，放大電路和比較電路以及MCU ；
[0021]所述四個超聲換能器兩兩相對分別垂直設置在四個方向，包括發(fā)射探頭和接收探頭，用于發(fā)射超聲波和接收超聲波；
[0022]所述升壓模塊用于將電源電壓提升至150V ;
[0023]所述高壓脈沖模塊通過MCU控制將升壓模塊提供的150V高壓電轉(zhuǎn)化為150V的高壓脈沖；
[0024]所述切換電路通過MCU控制切換導通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭；
[0025]所述放大電路和比較電路用于將超聲換能器的接收探頭接收的超聲回波信號進行放大及和設定值進行比較，再傳送給MCU ;
[0026]所述MCU用于控制高壓脈沖模塊產(chǎn)生脈沖電壓，控制切換導通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭，以及根據(jù)超聲回波時間計算風速和根據(jù)兩個方向上的風速矢量合成得到風向。
[0027]所述升壓模塊為電感型升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。系統(tǒng)使用5V直流供電，選定合適的電感和電容，可以得到150V左右的高壓。
[0028]如圖2所示所述高壓脈沖模塊為由MCU控制的MOS開關管。MCU控制MOS開關管對電容充電可以得到150V的高壓脈沖，脈沖個數(shù)和頻率可通過單片機控制。高壓脈沖經(jīng)過切換電路，施加到超聲換能器得到超聲波傳播時間。單片機控制切換不用的換能器接入進行測量得到兩個方向的風速，經(jīng)過矢量合成得到當前的風速風向。
[0029]如圖3所示所述四個超聲換能器通過八個干簧管繼電器控制，每次兩個干簧管繼電器導通，把一對換能器的發(fā)射探頭和接收探頭接入電路中供測量使用。
[0030]本風速風向測量系統(tǒng)是根據(jù)超聲波在風中的傳播時間差來測量當前風速風向的。高壓模塊通過持續(xù)地對電容充放電產(chǎn)生高壓，再通過MOS開關管產(chǎn)生高壓脈沖。脈沖經(jīng)過切換電路施加到指定的超聲換能器發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，相對的超聲換能器接收探頭接收到超聲波后產(chǎn)生回波信號?；夭ㄐ盘柦?jīng)過處理后傳輸給MCU，MCU計算得到超聲波傳輸?shù)臅r間。通過切換電路，可以測得四個方向超聲波的傳播時間，根據(jù)兩個超聲換能器之間的距離可以計算得到相應的傳播速度，經(jīng)過矢量合成得到當前的風速風向。
【權利要求】
1.一種超聲風速風向測量系統(tǒng)，與上位機相連，其特征在于:該系統(tǒng)包括升壓模塊，高壓脈沖模塊，切換電路，四個超聲換能器，放大電路和比較電路以及MCU ; 所述四個超聲換能器兩兩相對分別垂直設置在四個方向，包括發(fā)射探頭和接收探頭，用于發(fā)射超聲波和接收超聲波； 所述升壓模塊用于將電源電壓提升至150V ; 所述高壓脈沖模塊通過MCU控制將升壓模塊提供的150V高壓電轉(zhuǎn)化為150V的高壓脈沖； 所述切換電路通過MCU控制切換導通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭； 所述放大電路和比較電路用于將超聲換能器的接收探頭接收的超聲回波信號進行放大及和設定值進行比較，再傳送給MCU ; 所述MCU用于控制高壓脈沖模塊產(chǎn)生脈沖電壓，控制切換導通超聲換能器的發(fā)射探頭和接收探頭，以及根據(jù)超聲回波時間計算風速和根據(jù)兩個方向上的風速矢量合成得到風向。2.根據(jù)權利要求1所述的超聲風速風向測量系統(tǒng)，其特征在于:所述升壓模塊為電感型升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。3.根據(jù)權利要求1所述的超聲風速風向測量系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓脈沖模塊為由MCU控制的MOS開關管。4.根據(jù)權利要求1所述的超聲風速風向測量系統(tǒng)，其特征在于:所述四個超聲換能器通過八個干簧管繼電器控制，每次兩個干簧管繼電器導通，把一對換能器的發(fā)射探頭和接收探頭接入電路中供測量使用。5.根據(jù)權利要求1或3所述的超聲風速風向測量系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓脈沖模塊的脈沖個數(shù)和頻率通過MCU控制。
【文檔編號】G01P5-24GK204302306SQ201420709037
【發(fā)明者】張宇星, 胡大君 [申請人]無錫市杰德感知科技有限公司