专利名称：田径比赛用数字式风速仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于风速测量仪器领域，涉及一种田径比赛专用的数字式风速仪。
风速的测定与比赛记录有关，规则规定，当风速超过+2米/秒时，比赛成绩只能用来决定当场比赛的名次，而不能作为比赛记录。因此准确方便地测量比赛现场的风速是重要体育田径比赛所不可缺少，同时对于运动员的科学训练也是必要的。
中国专利公开了一种“体育专用定向风速仪”，主要包括前、中、后三节圆筒构成的外套筒、螺旋桨叶、传递信号用的小片以及由光电信号转换器组、信号处理电路、比较和计数电路、数字显示屏等构成的控制电路。其不足之处在于由前、中、后三节圆筒构成的分体式外套筒结构复杂，组装繁琐。标定仪器时的微调通过调节前、后两圆筒的位置来完成，替代传统螺旋桨叶与支架的调整，操作繁琐，调整误差大。螺旋桨叶的曲面会造成侧风的干扰，影响正、负风向风速的测量准确性。
本实用新型的目的是这样实现的一种田径比赛用数字式风速仪，包括由筒体、叶轮、转速传感器构成的测速风筒部分、由光电信号转换器组、信号采集与处理电路、数字显示屏构成的光电控制部分及支架部分，其特征在于筒体内设置的叶轮轴两端支承在具有自润滑性能的轴套内，轴套设置在左、右导流锥内，两支片固联在筒体内并支撑左、右导流锥。叶轮轴上设置有一沿圆周开有多个长槽的圆盘，与固联在左导流锥内的双路光偶相配合组成一个光电式转速与转向传感器。在于叶轮的风叶横截面为矩型。右导流锥与固定环采用螺纹联结。筒体为一整体圆筒，长度为500mm，内径为φ120mm。光电控制部分的控制壳体为一盒形状，内装有单片机控制电路板和供电电池，通过螺钉或胶粘固联在测速风筒部分的下方，壳体底部与三脚支架联结。
本实用新型与现有技术相比所具有的积极效果1、采用具有足够长度的整体式测速风筒，可以排除侧向风力的干扰，能够准确地测量出平行于跑道方向的风速。
2、采用矩型平板式风叶，正、负风向风速测量误差小。
3、通过双路光偶发出两路脉冲的先后顺序识别正、负风向，测量方便而准确。
4、左、右导流锥通过两支片支撑，减少测速筒体开孔，方便左、右导流锥的径向调整；右导流锥与固定环之间采用螺纹联结，降低了加工精度要求，方便左、右导流锥的轴向调整。
5、轴套采用自润滑性能良好的工程塑料制作，耐磨损，配合精度高，保证测量的稳定性。
6、本实用新型结构简单，组装、调整简便，可方便地测量与比赛跑道中心线平行方向的规定时间内的平均风速和风向，可准确的实现5秒、10秒、13秒的定时测量。
参阅图3、图4所示，本实用新型的测速风筒部分10主要包括筒体101、叶轮102、固定环103、右导流锥104、支片106、双路光偶107、圆盘108、左导流锥109、轴套110、叶轮轴111。筒体101内设置有一个叶轮102，在叶轮102上设置有8片风叶112，风叶112横截面为矩型，平面形状为梯形，安装角度为30°。叶轮102紧固在叶轮轴111上，叶轮轴111的两端支承在轴套110上，轴套110由具有良好自润滑性能的工程塑料制作，轴套110固联在左、右导流锥109、104内，左、右导流锥通过两个支片106固联在筒体101内。两个支片106的夹角为60°，支片106与左、右导流锥109、104固联，支片106与筒体101通过螺钉联结。右导流锥104与固定环103采用螺纹联结，可以轴向调节轴套110与叶轮轴111配合的松紧度，并以锁紧螺钉105固定。在叶轮轴111上固联有一个圆盘108，沿圆周开有8个宽度1mm的长槽，圆盘108与固联在左导流锥109内的双路光偶107相配合组成一个光电式转速与转向传感器。
本实用新型的工作原理将本实用新型固定在体育场地面上，使测速风筒部分10平行于跑道，由于筒体101有足够的长度，可以排除侧向风力的干扰，能够比较准确地测量出平行于跑道方向的风速，当风进入筒体101后，推动叶轮102转动，其转速随风速增加而加快。叶轮102的转速通过光电式转速与转向传感器转变成电脉冲信号，传输到控制壳体201中的单片机进行处理，单片机将电脉冲信号转换为风速，并将测量结果通过控制壳体201面板上的液晶显示屏显示所测风速，控制壳体201面板上设置有多个功能健，可分别测出5秒、10秒、13秒的平均风速。
叶轮102的转速与风速的对应关系是在精密的低速风洞中进行标定的，将测速风筒部分10放在风洞实验段内，改变实验段处的风速，测出各种风速所对应的电脉冲数，经线性化处理，获得一个直线方程式V＝Kn+CV-风速(米/秒)，n-脉冲数，K、C-系数。
将此方程式写入芯片中，即完成了标定。由于风叶112采用平板式，其转速与风速的关系基本上不受风向影响。本实用新型对风向的识别是通过双路光偶107来实现的，风向不同时，叶轮转向相反，双路光偶107发出脉冲的先后顺序也会相反，因而可以通过两路脉冲的先后顺序来确定风向。
本实用新型的测试范围为±0.5-10米/秒(正方向为运动员直线跑进方向，负方向为运动员直线跑进反方向)，风速判读单位米/秒，风速测定时间5秒、10秒、13秒内的平均风速，在关键风速点+2米/秒处风速测量精度10％。
权利要求1.一种田径比赛用数字式风速仪，包括由筒体、叶轮、转速传感器构成的测速风筒部分、由光电信号转换器组、信号采集与处理电路、数字显示屏构成的光电控制部分及支架部分，其特征在于筒体(101)内设置的叶轮轴(111)两端支承在具有自润滑性能的轴套(110)内，轴套(110)设置在左、右导流锥(109)、(104)内，两支片(106)固联在筒体(101)内并支撑左、右导流锥(109)、(104)。
2.根据权利要求1所述的田径比赛用数字式风速仪，其特征在于叶轮轴(111)上设置有一沿圆周开有多个长槽的圆盘(108)，与固联在左导流锥(109)内的双路光偶(107)相配合组成一个光电式转速与转向传感器。
3.根据权利要求1所述的田径比赛用数字式风速仪，其特征在于叶轮(102)的风叶(112)横截面为矩型。
4.根据权利要求1所述的田径比赛用数字式风速仪，其特征在于右导流锥(104)与固定环(103)采用螺纹联结。
5.根据权利要求1所述的田径比赛用数字式风速仪，其特征在于筒体(101)为一整体圆筒，长度不小于500mm，内径不大于φ120mm。
6.根据权利要求1所述的田径比赛用数字式风速仪，其特征在于光电控制部分(20)的控制壳体(201)为一盒形状，内装有单片机控制电路板和供电电池，通过螺钉或胶粘固联在测速风筒部分(10)的下方，壳体(201)底部与三脚支架(30)联结。
专利摘要本实用新型属于风速测量仪器领域,涉及一种田径比赛专用的数字式风速仪。包括由筒体、叶轮、转速传感器构成的测速风筒部分、由光电信号转换器组、信号采集与处理电路、数字显示屏构成的光电控制部分及支架部分,其筒体内设置的叶轮轴两端支承在具有自润滑性能的轴套内,轴套设置在左、右导流锥内,两支片固联在筒体内并支撑左、右导流锥。本实用新型结构简单,组装、调整简便,可方便地测量和识别与比赛跑道中心线平行方向的规定时间内的平均风速和风向,可准确地实现5秒、10秒、13秒定时测量,并通过控制壳体面板上的液晶显示屏显示所测风速。
文档编号G01P5/02GK2509584SQ01266259
公开日2002年9月4日 申请日期2001年10月30日 优先权日2001年10月30日
发明者傅世廉, 王宏伟, 彭世刚, 李祥璞, 贾渠 申请人:北京天标测试技术有限责任公司, 北京市文体百货工业联合公司