一種機械式控溫型測風傳感器制造技術

本實用新型專利技術提供一種機械式控溫型測風傳感器，包括可繞轉動組件旋轉的風探測組件，加熱組件，隔離加熱組件與轉動組件的隔熱組件，檢測加熱組件和外殼組件的溫度并將檢測的數據傳輸至風轉換與溫度控制組件的測溫組件，風轉換與溫度控制組件將水平風分量轉化成角度信號、并控制加熱組件開啟或關斷。本實用新型專利技術提供的機械式控溫型測風傳感器，采用多點控溫，對測風傳感器的溫度控制更加精確，該測風傳感器可以通過切換測風組件以檢測風速或風向，使用更加便捷。另外，本實用新型專利技術通過在轉動組件的外周、加熱組件的下部設置隔熱組件，既提高熱量利用率，又保護了轉動組件中的軸承，防止軸承處因溫度過高而造成潤滑失效，延長測風傳感器的壽命。

A Mechanical Temperature-Controlled Wind Sensor

The utility model provides a mechanical temperature-controlled wind sensor, which comprises a wind detection component rotating around a rotating component, a heating component, an insulation component separating the heating component from the rotating component, a temperature measurement component detecting the temperature of the heating component and the shell component, and transmitting the detected data to the temperature measurement component of the wind conversion and temperature control component. The wind conversion and temperature control component will take the horizontal wind component. Converts to angle signal and controls the opening or closing of heating components. The mechanical temperature-controlled wind sensor provided by the utility model adopts multi-point temperature control to control the temperature of the wind sensor more accurately. The wind sensor can detect the wind speed or direction by switching the wind measuring components, which is more convenient to use. In addition, the utility model not only improves the heat utilization rate, but also protects the bearings in the rotating component by installing heat insulation components on the outer part of the rotating component and the lower part of the heating component, prevents the lubrication failure caused by the excessive temperature of the bearings, and prolongs the service life of the wind sensor.

【技術實現步驟摘要】
一種機械式控溫型測風傳感器
本技術涉及一種風速測量設備，涉及一種機械式測風傳感器，尤其涉及一種帶有溫控設備的機械式控溫型測風傳感器。
技術介紹
風是空氣質點的水平位移，是一個平面矢量，風的測量包括風向和風速，測風傳感器就是測量風速和風向兩個量的測量設備。但是在低溫或冰雪天氣條件下，尤其是高原和低海拔地區，冬天容易出現結冰或凍雨現象，這些現象均會影響測風傳感器的正常運轉或導致測風傳感器的力學性能發生改變，最終出現測風傳感器數值不準確，甚至數據丟失的問題，進而影響設備的安全運轉。融冰是通過加熱的方式將冰與物體界面達到0℃以上，從而使固態的冰轉化為液態的水。目前具有融冰功能的測風傳感器的融冰方式主要有三種，一是熱輻射融冰，其是通過加熱組件熱輻射傳熱給風探測組件進行融冰，主要缺點是隔熱限制了加熱功率。二是無線耦合供電加熱融冰，是將位于定子上的主線圈通交流電，與位于風探測組件上的次級線圈耦合，次級線圈產生感應電勢加熱位于風探測組件上的電加熱絲進行融冰，主要缺點是風探測組件裝配工藝復雜難以實施；三是磁場感應渦流加熱融冰，其是通過位于定子的交變電流線圈產生交變磁場，交變磁場傳到具有磁性的風探測組件上，產生渦流，使風探測組件自身發熱，主要缺點是定子隔磁不良會對電路板產生干擾以及對軸承產生多余的渦流加熱破壞潤滑的風險。機械式測風傳感器由于動定子分離，因此不能使用熱傳導接觸方式將熱量傳遞至風探測組件，機械式融冰風速傳感器考慮的主要因素有：既能保證風杯和/或風標中的冰雪融化，又要防止軸承的潤滑油因溫度過高發生皸裂，而影響融冰風速傳感器的測速準確性。專利CN103163322A公開了一種抗冰凍測風傳感器，通過隔熱軸承架降低了軸承安裝處的溫度，但是結構本身的熱阻和軸承潤滑極限溫度限制了加熱器的功率，如果功率和結構不能很好匹配，同樣會使軸承處溫度過高，造成潤滑失效，影響測風傳感器的正常使用。專利CN104345172A公開了一種風速傳感器，通過底座上的主線圈和次級線圈的能力耦合對風杯和/或風標上的歐姆元件進行加熱，然而風杯和/或風標的結構復雜，實施較困難。
技術實現思路
本技術充分利用不同材料本身的特性，將加熱元件發出的熱量通過熱輻射的方式傳遞至風杯和/或風標上，并通過非金屬材料制備的隔熱組件隔離加熱元件和軸承，以保護軸承潤滑油，防止潤滑油因溫度過高而發生皸裂。本技術提供的機械式控溫型測風傳感器，包括與轉動組件中的轉軸一同旋轉的風探測組件，向所述風探測組件提供熱源的加熱組件，隔離所述加熱組件與轉動組件的隔熱組件，檢測所述加熱組件和外殼組件的溫度并將檢測的溫度數據傳輸至風轉換與溫度控制組件的測溫組件，所述風轉換與溫度控制組件將所述風探測組件檢測到的水平風分量轉化成角度信號、并根據所述測溫組件傳輸的溫度數據控制所述加熱組件開啟或關斷。在一個優選實施例中，所述加熱組件包括凹槽型的第一蓋板，位于所述第一蓋板內部的發熱元件，以及蓋合在所述加熱元件上的第二蓋板，優選地，所述發熱元件為電阻加熱絲，所述發熱元件的上下兩面包裹有一絕緣層，所述絕緣層為云母。在一個優選實施例中，所述第一蓋板與所述第二蓋板圍成一密封腔室，所述發熱元件位于所述密封腔室內，優選地，所述第一蓋板、第二蓋板、發熱元件固定連接，如通過沉頭螺栓固定連接。優選地，所述加熱組件為直流電加熱器或交流電加熱器，并優選為直流電加熱器。在一個優選實施例中，所述隔熱組件包括一中空隔熱環，所述轉動組件位于所述隔熱環的內部。在一個優選實施例中，所述隔熱組件還包括位于所述加熱組件下部的隔熱結構，減少所述加熱組件的熱量損失，以使所述加熱組件產生的熱量盡可能多的傳導至所述風探測組件。在一個優選實施例中，所述測風傳感器還包括一外殼組件，所述轉動組件、加熱組件、隔熱組件、測溫組件以及風轉換與溫度控制組件均位于所述外殼組件的內部。在一個優選實施例中，所述隔熱結構還可以包括隔熱板和隔熱底座，所述隔熱板與所述第一蓋板固定連接，所述隔熱底座位于所述隔熱板的下部，所述隔熱底座為中空結構，所述轉動組件的軸承固定在所述隔熱底座的中空內側壁上，所述隔熱底座的外周與所述外殼組件的內側壁相配合，以將所述軸承的溫度控制在合理范圍內。在一個優選實施例中，所述測溫組件包括檢測所述加熱組件溫度的第一測溫元件和檢測所述外殼組件的溫度的第二測溫元件，所述第一測溫元件固定安裝在所述第一蓋板與所述隔熱板的連接面上；所述第二測溫元件固定連接在所述外殼組件的內側壁上，所述第一測溫元件與第二測溫元件實時監測相應位置的溫度。在一個優選實施例中，第二測溫元件測得的環境溫度低于第二測溫元件設定的下限值時，所述風轉換與溫度控制組件開啟所述加熱組件，所述加熱組件開始加熱，所述第一測溫元件檢測所述加熱組件的溫度，所述第一測溫元件檢測到的溫度高于第一測溫元件設定的上限值或者所述第二測溫元件測得的溫度高于第二測溫元件設定的上限值時，所述風轉換與溫度控制組件所述加熱組件關斷，所述加熱組件停止加熱。在一個優選實施例中，所述測溫組件可以是熱電偶、熱敏電阻或熱電阻溫度傳感器。在一個優選實施例中，所述轉動組件包括上下兩個軸承、穿過所述軸承的轉軸、位于兩軸承之間的軸套以及防止所述轉軸沿其軸向竄動的磁鋼座，優選地，所述磁鋼座還設有磁鋼。在一個優選實施例中，所述風探測組件包括同所述轉軸轉動的轉盤以及多個測風元件，其中所述轉盤位于所述加熱組件的上方，所述加熱組件通過空氣導熱和熱輻射將熱傳遞至所述風探測組件，從而保證測風傳感器正常工作。1.在一個優選實施例中，所述測風元件可以為風杯或風標，所述風杯均勻分布在所述轉盤的外周，所述風標包括前翼、尾翼和平衡塊，前翼和后翼分別固定在所述轉盤的兩端，所述前翼和后翼的連線穿過轉盤的圓心，所述平衡塊固定在所述前翼的下部；優選地，所述測風元件的材質為鋁、鋁合金、鎂和鎂合金中的任意一種。2.在一個優選實施例中，所述風杯為半球薄壁式風杯。在一個優選實施例中，所述風轉換與溫度控制組件包括磁傳感芯片、溫度采集模塊、控制模塊以及供電模塊；所述供電模塊向所述控制模塊提供穩定的電壓，所述溫度采集模塊采集所述測溫組件的溫度數據，并將采集到的溫度數據傳輸至所述控制模塊；控制模塊根據接收到的溫度數據控制加熱組件的開啟或關斷；所述磁傳感芯片檢測所述測風元件每個脈沖序列的角度位置，并統計脈沖個數，通過控制模塊讀取并計算所述測風元件的角速度和角度值，并通過控制模塊轉換計算出相應的風速和風向數值并進行電信號的輸出。在一個優選實施例中，所述測風傳感器還包括電氣接口組件，所述電氣接口組件包括具有6芯的法蘭航空插頭和緊固螺釘，其中6芯分別為電路板供電的正負線，為加熱組件供電的正負線、將電信號輸出的正負線，所述風轉換與溫度控制組件將接收到的數據轉化為電信號，并通過所述電氣接口組件對外部輸出。本技術提供的機械式控溫型測風傳感器，采用多點控溫，對測風傳感器的溫度控制更加精確，該測風傳感器可以通過切換測風組件以檢測風速或風向，使用更加便捷。另外，本技術通過在轉動組件的外周、加熱組件的下部設置隔熱組件，既提高了測風傳感器的熱量利用率，防止熱量散失，又保護了轉動組件中的軸承，防止軸承處因溫度過高而造成潤滑失效，有效延長了測風傳感器的使用壽命，間接降低了測風傳感器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種機械式控溫型測風傳感器，其特征在于，包括與轉動組件一同旋轉的風探測組件，向所述風探測組件提供熱源的加熱組件，隔離所述加熱組件與轉動組件的隔熱組件，檢測所述加熱組件和外殼組件的溫度并將檢測的溫度數據傳輸至風轉換與溫度控制組件的測溫組件，所述風轉換與溫度控制組件將所述風探測組件檢測到的水平風分量轉化成角度信號、并根據所述測溫組件傳輸的溫度數據控制所述加熱組件開啟或關斷。

【技術特征摘要】
1.一種機械式控溫型測風傳感器，其特征在于，包括與轉動組件一同旋轉的風探測組件，向所述風探測組件提供熱源的加熱組件，隔離所述加熱組件與轉動組件的隔熱組件，檢測所述加熱組件和外殼組件的溫度并將檢測的溫度數據傳輸至風轉換與溫度控制組件的測溫組件，所述風轉換與溫度控制組件將所述風探測組件檢測到的水平風分量轉化成角度信號、并根據所述測溫組件傳輸的溫度數據控制所述加熱組件開啟或關斷。2.根據權利要求1所述的測風傳感器，其特征在于，所述加熱組件包括凹槽型的第一蓋板，位于所述第一蓋板內部的發熱元件，以及蓋合在所述加熱元件上的第二蓋板。3.根據權利要求2所述的測風傳感器，其特征在于，所述第一蓋板與所述第二蓋板圍成一密封腔室，所述發熱元件位于所述密封腔室內，所述第一蓋板、第二蓋板、發熱元件固定連接。4.根據權利要求3所述的測風傳感器，其特征在于，所述隔熱組件包括一中空隔熱環，所述轉動組件位于所述隔熱環的內部。5.根據權利要求4所述的測風傳感器，其特征在于，所述隔熱組件還包括位于所述加熱組件下部的隔熱結構，減少所述加熱組件的熱量損失，以使所述加熱組件產生的熱量傳導至所述風探測組件。6.根據權利要求1所述的測風...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張翔，張賓，鄒杰，李劍鋒，高旭陽，
申請(專利權)人：上海南華機電有限公司，
類型：新型
國別省市：上海,31