一种三杯式风速监测装置

技术领域

本发明涉及一种风速仪，尤其涉及一种三杯式风速监测装置。

背景技术

目前，测量风速仪器应用最为广泛的是三杯式风速仪，其中风杯为主要测量元件，分为半球形和圆锥形两种风杯。但是大多数三杯式风速仪是通过输出电信号与风速的对应关系来测量风速，电信号容易受到干扰导致测量误差，而且无法应用于易燃易暴等特殊环境下的风速监测。近年来，光纤传感技术因其灵敏度高、线性度好以及信号不易受工作环境影响等优势被广泛应用。因此，将光纤传感技术应用于三杯式风速仪可有效克服当前风速仪的不足。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种三杯式风速监测装置，该三杯式风速监测装置通过与风速建立良好的线性输出关系，从而进行实时风速监测。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

三杯式风速监测装置，包括风杯1、转动杆螺钉2、垫片3、风杯连接件4、转动杆5、光纤箱体盖6、箱体盖7、箱体组件8、旋转轮连接件9、旋转轮10、光源11、悬臂梁12、光纤13、光接收装置14、弹簧15、传动块16、第一固定环17、第二固定环18、滑槽19，所述风杯1由锥形风杯和固定杆组成；所述风杯连接件4的外侧圆周上均布有三个凸台；所述风杯连接件4的三个凸台均与风杯1的固定杆相连接；所述风杯连接件4通过转动杆螺钉2、垫片3以及第一固定环17固定在转动杆5的上端位置；所述第二固定环18固定在转动杆5的下端位置；所述旋转轮连接件9固定在第二固定环18上；所述旋转轮连接件9的圆周上均布有多个转轮轴；所述旋转轮10的中心加工有通孔；所述旋转轮10的通孔与旋转轮连接件9上的转轮轴相连接，并且旋转轮10可绕着旋转轮连接件9上的转轮轴自由转动。

所述箱体组件8由主箱体和光纤箱体组成，且主箱体和光纤箱体上加工有通孔；所述箱体盖7与箱体组件8的主箱体通过螺钉连接；所述光纤箱体盖6与箱体组件8的光纤箱体通过螺钉连接；所述转动杆5通过轴承分别与箱体盖7和箱体组件8的主箱体相连接；所述滑槽19为凹型滑槽，固定在箱体组件8的主箱体内；所述传动块16下端设置有滑片且尾端为圆柱结构；所述传动块16的滑片与滑槽19的凹型滑槽间隙配合，并可在滑槽19的凹型滑槽内滑动；所述传动块16的尾端穿过箱体组件8的主箱体，且传动块16与主箱体之间设置有弹簧15；所述旋转轮连接件9在旋转过程中，与旋转轮连接件9相连接的旋转轮10可接触到传动块16的端点。

所述悬臂梁12固定在箱体组件8的光纤箱体内；所述传动块16尾端与悬臂梁12的自由端固定连接；所述光纤13上单侧加工有4mm的透光区，且透光区的表面粗糙度为75微米；所述光纤13通过柔性胶粘贴在悬臂梁12上，且光纤13上的透光区位于靠近悬臂梁12的固定端位置；所述光纤13的两端分别连接光源11和光接收装置14；所述光接收装置14可以监测光纤13输出信号的变化频率。

本发明的有益效果是：该风速监测装置是基于光纤传感技术，通过传动块等关键部件与风速建立良好的线性输出关系，可实现实时监测要求，而且由于光纤信号不易受到工作环境影响，可在易燃易爆等恶劣环境下实现实时风速监测。

附图说明

图1是本发明三杯式风速监测装置的结构示意图。

图2是本发明的内部结构示意图。

图3是本发明的内部结构俯视图。

图4是图3中A-A的剖视图。

附图中：

1—风杯 2—转动杆螺钉 3—垫片 4—风杯连接件 5—转动杆

6—光纤箱体盖 7—箱体盖 8—箱体组件 9—旋转轮连接件 10—旋转轮

11—光源 12—悬臂梁 13—光纤 14—光接收装置 15—弹簧 16—传动块

17—第一固定环 18—第二固定环 19—滑槽

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述，但它们不是对本发明的限制：

如图1、图2、图3和图4所示，一种三杯式风速监测装置，包括风杯1、转动杆螺钉2、垫片3、风杯连接件4、转动杆5、光纤箱体盖6、箱体盖7、箱体组件8、旋转轮连接件9、旋转轮10、光源11、悬臂梁12、光纤13、光接收装置14、弹簧15、传动块16、第一固定环17、第二固定环18、滑槽19，所述风杯1由锥形风杯和固定杆组成；所述风杯连接件4的外侧圆周上均布有三个凸台；所述风杯连接件4的三个凸台均与风杯1的固定杆相连接；所述风杯连接件4通过转动杆螺钉2、垫片3以及第一固定环17固定在转动杆5的上端位置；所述第二固定环18固定在转动杆5的下端位置；所述旋转轮连接件9固定在第二固定环18上；所述旋转轮连接件9的圆周上均布有多个转轮轴；所述旋转轮10的中心加工有通孔；所述旋转轮10的通孔与旋转轮连接件9上的转轮轴相连接，并且旋转轮10可绕着旋转轮连接件9上的转轮轴自由转动。

所述箱体组件8由主箱体和光纤箱体组成，且主箱体和光纤箱体上加工有通孔；所述箱体盖7与箱体组件8的主箱体通过螺钉连接；所述光纤箱体盖6与箱体组件8的光纤箱体通过螺钉连接；所述转动杆5通过轴承分别与箱体盖7和箱体组件8的主箱体相连接；所述滑槽19为凹型滑槽，固定在箱体组件8的主箱体内；所述传动块16下端设置有滑片且尾端为圆柱结构；所述传动块16的滑片与滑槽19的凹型滑槽间隙配合，并可在滑槽19的凹型滑槽内滑动；所述传动块16的尾端穿过箱体组件8的主箱体，且传动块16与主箱体之间设置有弹簧15；所述旋转轮连接件9在旋转过程中，与旋转轮连接件9相连接的旋转轮10可接触到传动块16的端点。

所述悬臂梁12固定在箱体组件8的光纤箱体内；所述传动块16尾端与悬臂梁12的自由端固定连接；所述光纤13上单侧加工有4mm的透光区，且透光区的表面粗糙度为75微米；所述光纤13通过柔性胶粘贴在悬臂梁12上，且光纤13上的透光区位于靠近悬臂梁12的固定端位置；所述光纤13的两端分别连接光源11和光接收装置14；所述光接收装置14可以监测光纤13输出信号的变化频率。

工作过程如下：当风作用在风杯1上时，风杯1的转动速度与风速呈正比。风杯1带动转动杆5旋转，转动杆5通过第二固定环18带动旋转轮连接件9转动；当旋转轮连接件9在旋转时，旋转轮10可接触到传动块16的端点，即可带动传动块16运动。此时，传动块16的滑片在滑槽19的凹型滑槽内进行滑动。传动块16在弹簧15的作用下实现往复水平运动，并带动悬臂梁12的自由端进行往复弯曲运动。进而使得光纤13的透光区的曲率发生周期性改变，从而使光纤13的输出光强发生周期性变化。通过光接收装置14监测光纤13输出信号的变化频率，即可推算出风速的大小。