专利名称：风向风速仪的制作方法
技术领域：
本实用新型公开了一种应用于气象台站、林场、铁路、水文、建筑等部门测量风速风向的测量仪器。特别是一种风速传感器的结构简单，机械加工方便，大量节约制造成本；风向传感器，简约的硬件设计，大大降低了工艺加工的精度要求；通讯方式完全采用数字化的风向风速仪。
背景技术：
目前现有的测风传感器结构设计复杂，机械加工精度要求高，制造成本居高不下，通讯手段基本为简单的脉冲信号，可靠性、抗干扰性差。
随着科学技术的不断发展，数字化传输技术在各个领域的全面普及，根据世界气象组织对测风仪器的最新要求，用户迫切需要一种动态性能好，测量数据可靠，准确，方便，制造成本低，易于普及的风向风速仪来代替传统气象台站使用近30年的风向风速仪。

发明内容
本实用新型针对现有测风仪器在制造结构与通讯方式上存在的问题做出巨大改进，实现了制造工艺上的简化以及真正意义上的数字化数据传输。
本实用新型的解决方案是在由高性能工程塑料加工成的圆形的上壳体内穿过一根高强度轻合金材料制成的主轴，主轴由上下两只滚动轴承及螺母固定；上端连接风杯组；下端连接磁铁架，延伸至下壳体内；在磁铁架两端各镶一块磁铁，磁铁架与装配在下壳体内的测速线路板上焊装的干簧管元件上下对应构成一只独立结构风速传感器。在由高性能工程塑料加工成圆形的上壳体内穿过一根高强度轻合金材料制成的主轴，主轴由上下两只滚动轴承及螺母固定；上端连接风标组，下端连接码盘，延伸至下壳体内；码盘在上下两片圆形印刷电路板之间通过，上印刷电路板上沿径向直线方向并排装有7个经过打磨的普通发光二极管对应着码盘上的7位码道和下印刷电路板上装有的7只经过打磨的普通光敏管；上下两片印刷电路板上装有的发光二极管和光敏管都是通过数码定位；焊针通过焊点将上下两块印刷电路板连接，既起到机械连接又起到电路连接作用，以保证上下两块印刷电路板对齐，从而使发光二极管和光敏管一一对齐构成了独立结构的风向传感器。两芯导线与四芯导线分别将由风速传感器和风向传感器得到的数字信号通过接线盒和四芯导线传输给数据处理器，再由数据处理器对数据包进行校验和存储；风速传感器与风向传感器固定于不锈钢支架上；数据处理器则根据需要与计算机连接进行数据交换构成独立的数字化数据采集器。
与现有技术相比的有益效果1.传统的风向风速仪所采用的风标多为薄铝板制造，耐腐蚀性差，在海洋环境中使用寿命短。
本实用新型的有益效果是风杯碗、风杯杆、风杯脚、底座，完全采用高强度工程塑料压塑成形，三只风杯对接叠压组成一个风杯组。
风向标板用高强度工程塑料高温高压成形，该板比重小，强度高，刚性好。
2.传统的风向风速仪风速传感器部分感应信号电路采用霍尔开关集成电路，其缺点在于功耗较大，部件制造复杂，很难降低成本。
本实用新型的有益效果是风速传感器部分利用干簧管电路，其优点在于成本低；导通电阻小，功耗低；承压能力强(高达1000伏以上)；使用寿命长(上百万次)；对工作环境要求低。
3.传统的风向风速仪，风向传感器部分，内部结构复杂，机械加工部分工艺要求很高，导线过多不利于分辨，尤其光电管支架的制造工艺过于复杂，导致整体成本过高。
本实用新型的有益效果是利用电路板数码加工的特性，对电路板自身进行加工，从而达到光电支架管的作用，利用打磨过的普通低价发光二极管及光敏管代替高价特殊发光二极管及光敏管。
4.传统风向风速仪通讯传输方式为简单的脉冲信号，其抗干扰性很差，一旦中间受到干扰，输出的最终信号将会产生很大误差甚至无法识别。
本实用新型的有益效果是将记录数据全部数字化，并以数据包的形式传输并在每一个数据包的末尾加上一个校验码，其作用是当终端得到数据时，可以轻易的识别信号是否受到干扰及所受干扰的程度大小。
由于采用了以上技术措施，产生了测量精度高，动态特性好，功耗小，耐腐蚀，抗干扰能力强，节约制造成本，便于机械加工，包装运输和维护的积极效果。
以下将结合附图对本实用新型作进一步详细地描述。


图1是本实用新型风向传感器结构示意图；图2是本实用新型风速传感器结构示意图；图3是本实用新型风向风速仪外观及传输示意图；参照图1，在由高性能工程塑料加工成圆形的上壳体[16]内穿过一根高强度轻合金材料制成的主轴[2]，主轴[2]由上下两只滚动轴承[4]及螺母[14]固定；上端连接风标组[1、3、5]，下端连接码盘[13]，延伸至下壳体[12]内；码盘[13]在上下两片圆形印刷电路板[11]之间通过，上印刷电路板[11]上沿径向直线方向并排装有7个经过打磨的普通发光二极管[9]对应着码盘[13]上的7位码道和下印刷电路板[11]上装有的7只经过打磨的普通光敏管[10]；上下两片印刷电路板[11]上装有的发光二极管[9]和光敏管[10]都数宣是通过数码定位；焊针[8]通过焊点[7]将上下两块印刷电路板[11]连接，既起到机械连接又起到电路连接作用，以保证上下两块印刷电路板[11]对齐，从而使发光二极管[9]和光敏管[10]一一对齐。
参照图2，在由高性能工程塑料加工成的圆形的上壳体[16]内穿过一根高强度轻合金材料制成的主轴[2]，主轴[2]由上下两只滚动轴承[4]及螺母[14]固定；上端连接风杯组[17、3]；下端连接磁铁架[19]，延伸至下壳体[12]内；在磁铁架[19]两端各镶一块磁铁[18]，磁铁架[19]与装配在下壳体[12]内的测速线路板[20]上焊装的干簧管元件[21]上下对应。
参照图3，两芯导线[22]与四芯导线[23]分别将由风速传感器[24]和风向传感器[25]得到的数字信号通过接线盒[26]和四芯导线[29]传输给数据处理器[27]，再有数据处理器[27]对数据包进行校验和存储；风速传感器[24]与风向传感器[25]固定于不锈钢支架上[28]上；数据处理器[27]则根据需要与计算机连接进行数据交换。
权利要求1.由上壳体[16]、下壳体[12]、风杯组[17、3]、风向标组[1、3、5]、上下滚动轴承[4]、主轴[2]、轴承座[15]、螺母[14]、数据处理器[27]构成的风向风速仪，其特征是a.在由高性能工程塑料加工成的圆形的上壳体[16]内穿过一根高强度轻合金材料制成的主轴[2]，主轴[2]由上下两只滚动轴承[4]及螺母[14]固定；上端连接风杯组[17、3]；下端连接磁铁架[19]，延伸至下壳体[12]内；在磁铁架[19]两端各镶一块磁铁[18]，磁铁架[19]与装配在下壳体[12]内的测速线路板[20]上焊装的干簧管元件[21]上下对应构成一只独立结构风速传感器；b.在由高性能工程塑料加工成圆形地上壳体[16]内穿过一根高强度轻合金材料制成的主轴[2]，主轴[2]由上下两只滚动轴承[4]及螺母[14]固定；上端连接风标组[1、3、5]，下端连接码盘[13]，延伸至下壳体[12]内；码盘[13]在上下两片圆形印刷电路板[11]之间通过，上印刷电路板[11]上沿径向直线方向并排装有7个经过打磨的普通发光二极管[9]对应着码盘[13]上的7位码道和下印刷电路板[11]上装有的7只经过打磨的普通光敏管[10]；上下两片印刷电路板[11]上装有的发光二极管[9]和光敏管[10]都是通过数码定位；焊针[8]通过焊点[7]将上下两块印刷电路板[11]连接，既起到机械连接又起到电路连接作用，以保证上下两块印刷电路板[11]对齐，从而使发光二极管[9]和光敏管[10]一一对齐构成了独立结构的风向传感器；c.两芯导线[22]与四芯导线[23]分别将由风速传感器[24]和风向传感器[25]得到的数字信号通过接线盒[26]和四芯导线[29]传输给数据处理器[27]，再由数据处理器[27]对数据包进行校验和存储；风速传感器[24]与风向传感器[25]固定于不锈钢支架[28]上；数据处理器[27]则根据需要与计算机连接进行数据交换构成独立的数字化数据采集器。
2.根据权利要求1所述的风向风速仪，其特征是磁铁架[19]径向装有两块磁铁[18]与干簧管元件[21]上下对应。
3.根据权利要求2所述的风向风速仪，其特征是干簧管元件[21]因磁铁架[19]旋转感应风速信号，风速信号以数字化信号输出。
4.根据权利要求1所述的风向风速仪，其特征是码盘[13]在上下两片圆形印刷电路板[11]之间通过，上印刷电路板[11]上沿径向直线方向并排装有7个经过打磨的普通发光二极管[9]对应着码盘[13]上的7位码道和下印刷电路板[11]上装有的7只经过打磨的普通光敏管[10]；上下两片印刷电路板[11]上装有的发光二极管[9]和光敏管[10]都是通过数码定位；焊针[8]通过焊点[7]将上下两块印刷电路板[11]连接，既起到机械连接又起到电路连接作用，以保证上下两块印刷电路板[11]对齐，从而使发光二极管[9]和光敏管[10]一一对齐。
5.根据权利要求1所述的风向风速仪，其特征是两芯导线[22]与四芯导线[23]分别将由风速传感器[24]和风向传感器[25]得到的数字信号通过接线盒[26]和四芯导线[29]传输给数据处理器[27]，再由数据处理器[27]对数据包进行校验和存储；风速传感器[24]与风向传感器[25]固定于不锈钢支架[28]上；数据处理器[27]则根据需要与计算机连接进行数据交换。
专利摘要风向风速仪，主要应用于气象、水文、农业、林业，建筑等领域。它由测风速和风向两只传感器以及数据处理器组成。本实用新型风杯，风标，底座全部采用高性能工程塑料制成，可抗低温潮湿环境。风向传感器采用数码定位设计，定位准确，加工简单；风速传感器采用干簧管器件，降低功耗，使用寿命长；传输方式全部采用数字化方式传输，数据处理器接收到传感器发送的数据包及校验码，能够准确、可靠的排除干扰。
文档编号G01W1/00GK2708333SQ20042001844
公开日2005年7月6日 申请日期2004年2月13日 优先权日2004年2月13日
发明者周容, 周强, 张海涛, 彭士操 申请人:哈尔滨华良科技有限公司