專利名稱：一種利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量儀表，具體是一種利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，屬于流體測量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常的風(fēng)速測量可采用葉輪或者轉(zhuǎn)子測頻法，但是這些方法適合測量風(fēng)速較大的情況，而對于風(fēng)速較小的情況，采用葉輪或者轉(zhuǎn)子測頻法不能獲得準(zhǔn)確的風(fēng)速值。隨著技術(shù)的發(fā)展以及對測試結(jié)果準(zhǔn)確性要求的提高，對風(fēng)速測量儀器的測量精度及功能都提出了更高的要求，同時也提出了一種利用熱電偶溫度敏感特性的熱球式風(fēng)速傳感器，其結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉并與單片機(jī)配套使用，風(fēng)速測量范圍寬，靈敏度高，響應(yīng)速度快。如現(xiàn)有專利文獻(xiàn)CN86205994U公開的一種微風(fēng)速儀，其包括敏感探頭，信號處理裝置，顯示裝置和機(jī)殼，其敏感探頭是由包括熱端和冷端的熱點偶堆作為流速敏感元件。熱端的外圍繞以連接恒流源的電阻絲安裝在具有一定直徑的套管的端部。冷端裝入套管的內(nèi)孔中。電阻絲及熱電偶堆的輸出端連接線通過套管的內(nèi)孔引出。用一恒流源將加熱電阻絲加熱。當(dāng)無氣流通過時，熱端與冷端保持一定溫差，產(chǎn)生一定的電勢。當(dāng)氣體電流以一定速度流過熱點偶時，將帶走一定的熱量，使熱電偶的熱端與冷端溫度減少。由溫差引起的電勢亦隨之改變。冷熱端的溫差隨氣體流速的大小而改變。熱電偶堆產(chǎn)生與氣體流速成反比的非線性電動勢。此電動勢送入信號處理裝置。經(jīng)過放大及線性校正，最后在顯示器中顯示出氣體的流速。對于風(fēng)速儀來說，測量過程開啟的初始階段(一般是打開電源后的30秒左右)是零點調(diào)整的過程，這一段時間內(nèi)最好讓敏感探頭處于一個風(fēng)速為零的環(huán)境中，這樣可以減小風(fēng)速儀零點調(diào)整過程中的誤差，而上述方案中的微風(fēng)速儀，由于其熱端安裝在套管的端部，相當(dāng)于暴露在外部環(huán)境當(dāng)中，因此當(dāng)風(fēng)速儀開啟的過程中，敏感探頭直接有氣流流過，此時進(jìn)行零點調(diào)整的話顯然誤差較大，進(jìn)而影響到風(fēng)速測量的結(jié)果。再者，如果要保證測量的風(fēng)速值是準(zhǔn)確的，需要保證敏感探頭的冷端能夠保持恒溫，而熱端是隨著氣流速度的變化而變化的。但是在上述技術(shù)方案中，其敏感探頭的冷端是設(shè)置于套管的內(nèi)孔的，而套管內(nèi)孔的溫度一定會隨著外界環(huán)境溫度的變化而變化的，因此敏感探頭的冷端的溫度是與環(huán)境溫度相關(guān)的。這就存在一個問題即使是相同的風(fēng)速值，在不同環(huán)境溫度下，上述方案中的微風(fēng)速儀測量的結(jié)果也會有所不同。因此，上述方案中的微風(fēng)速儀對測量的風(fēng)速結(jié)果是不準(zhǔn)確的。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)速儀在開機(jī)進(jìn)行零點調(diào)整的過程中受到環(huán)境風(fēng)速的影響導(dǎo)致零點調(diào)整誤差較大以及風(fēng)速測量結(jié)果受到環(huán)境溫度影響較大，進(jìn)而提供一種探頭上帶有蓋帽且包括溫度補(bǔ)償電路的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，包括[0008]熱電偶傳感器，其包括熱電偶，冷端與地信號連接，熱端與熱電偶信號放大電路連接；電熱絲，為螺旋狀，套設(shè)于所述熱電偶外部；恒流源，與所述電熱絲連接，為所述電熱絲提供恒定的電流；還包括蓋帽，可分離地套于所述熱電偶傳感器外側(cè)；溫度傳感器，測量風(fēng)速檢測點的環(huán)境溫度；溫度補(bǔ)償電路，接收所述溫度傳感器測量到的溫度值，對所述熱電偶的信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償，其信號輸出端與溫度信號放大電路連接；處理器，包括第一 AD轉(zhuǎn)換電路、第二 AD轉(zhuǎn)換電路和風(fēng)速計算器；所述第一 AD轉(zhuǎn)換電路，接收所述熱電偶信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述第二 AD轉(zhuǎn)換電路，接收所述溫度信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉(zhuǎn)換為
數(shù)字信號；所述風(fēng)速計算器，接收所述第一 AD轉(zhuǎn)換電路與所述第二 AD轉(zhuǎn)換電路輸出的信號，結(jié)合其內(nèi)置的算法得到風(fēng)速值；顯示屏，接收所述風(fēng)速計算器得到的風(fēng)速值并顯示。所述溫度傳感器選擇德國賀利氏薄膜鉬電阻PT100A型號的溫度傳感器。所述處理器采用MSP430F149型號的單片機(jī)芯片。所述熱電偶為雙偶熱電偶，所述恒流源的恒定電流為40mA。所述熱電偶為單偶熱電偶，所述恒流源的恒定電流為60mA。所述顯示屏為IXD顯示屏。還進(jìn)一步包括鍵盤，輸入控制指令給所述處理器。還進(jìn)一步包括通信單元，實現(xiàn)所述處理器與用戶終端設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，將測量結(jié)果傳輸至所述用戶端設(shè)備。所述通信單元采用CP2102型號的通信芯片。本實用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(I)本實用新型所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，包括蓋帽，可分離地套于熱電偶傳感器外側(cè)，當(dāng)風(fēng)速計處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時，可以直接用蓋帽將熱電偶傳感器扣住，保護(hù)傳感器不受損壞；當(dāng)剛剛開啟風(fēng)速計時，為了不使環(huán)境風(fēng)速影響到零點調(diào)整，此時不必將蓋帽取下，同時觀察顯示屏的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定下來，說明零點調(diào)整過程已經(jīng)結(jié)束，此時再將蓋帽取下，進(jìn)行風(fēng)速測量，可以獲得準(zhǔn)確的風(fēng)速值。(2)本實用新型所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，包括溫度傳感器和溫度補(bǔ)償電路。上述的溫度補(bǔ)償電路，接收所述溫度傳感器測量到的溫度值，對所述熱電偶的信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償，消除了環(huán)境溫度對風(fēng)速測量造成的不良影響，有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的測量結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。(3)本實用新型所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，溫度傳感器選擇德國賀利氏薄膜鉬電阻PTlOOA型號的溫度傳感器，該溫度傳感器由Heraeus公司出廠，可以用于超低溫測量(始于-196° C)，低溫測量(到+400° C)，中溫測量(到+600° C)及高溫測量(到+1000° C)。該溫度傳感器選用的原材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，純凈度和均勻度，幾乎不受濕度，氣候或其他環(huán)境的影響，進(jìn)一步保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。而與之配合使用的溫度補(bǔ)償電路可以消除環(huán)境溫度對熱電偶的影響，保證測得準(zhǔn)確的結(jié)果。(4)本實用新型所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，處理器采用MSP430F149型號的單片機(jī)芯片，具有功耗低，時鐘系統(tǒng)靈活、抗干擾能力強(qiáng)，內(nèi)部具有六路12位AD轉(zhuǎn)換線路等一些列優(yōu)點，可以保證本實用新型的風(fēng)速測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。(5)本實用新型所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，除了包括鍵盤，顯示屏等功能夕卜，還包括可以進(jìn)行通信的通信單元，用戶可以通過這一通信單元實現(xiàn)與用戶端設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，及時的將測量結(jié)果傳至用戶端設(shè)備進(jìn)行保存或其他處理。

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，
以下結(jié)合附圖，對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中，圖1是本實用新型所述利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型所述溫度補(bǔ)償?shù)碾娐贰?br> 具體實施方式
本實施例所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括，熱電偶傳感器，所述熱電偶傳感器包括熱電偶，冷端與地信號連接，熱端與熱電偶信號放大電路連接；螺旋狀的電熱絲，套設(shè)于所述熱電偶外部；恒流源，與所述電熱絲連接，為所述電熱絲提供恒定的電流。所述熱電偶可以選擇單偶熱電偶也可以選擇雙偶熱電偶。當(dāng)選擇雙偶熱電偶時，所述恒流源的恒定電流為40mA。當(dāng)選擇單偶熱電偶時，所述恒流源的恒定電流為60mA。通過實際檢測，雙偶熱電偶的穩(wěn)定性更好，并且也更省電，因此優(yōu)選的是選擇雙偶熱電偶。為了使風(fēng)速計在進(jìn)行零點調(diào)整時不受外界風(fēng)速的影響，其還包括蓋帽，可分離地套于所述熱電偶傳感器外側(cè)；當(dāng)風(fēng)速計處于關(guān)機(jī)狀態(tài)時，可以直接用蓋帽將熱電偶傳感器扣住；當(dāng)剛剛開啟風(fēng)速計時，為了不使風(fēng)速影響到零點調(diào)整，此時不必將蓋帽取下，同時觀察顯示屏的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)數(shù)據(jù)穩(wěn)定下來，說明零點調(diào)整過程已經(jīng)結(jié)束，此時在將蓋帽取下，進(jìn)行風(fēng)速測量，可以獲得準(zhǔn)確的風(fēng)速值。為了消除環(huán)境溫度對測量結(jié)果的影響，本實施例中的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計還包括溫度傳感器，測量風(fēng)速檢測點的環(huán)境溫度；溫度補(bǔ)償電路，接收所述溫度傳感器測量到的溫度值，對所述熱電偶的信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償，其信號輸出端與溫度信號放大電路連接；作為優(yōu)選的實施方式，所述溫度傳感器選擇德國賀利氏薄膜鉬電阻PT100A型號的溫度傳感器，，該溫度傳感器由Heraeus公司出廠，可以用于超低溫測量(始于-196° C)，低溫測量(到+400° C)，中溫測量(到+600° C)及高溫測量(到+1000° C)。該溫度傳感器選用的原材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，純凈度和均勻度，幾乎不受濕度，氣候或其他環(huán)境的影響，進(jìn)一步保證了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。圖2給出了本實施例中的溫度補(bǔ)償電路，現(xiàn)有技術(shù)中還有其他多種形式的溫度補(bǔ)償電路，本實施例中不在贅述。還包括處理器，包括第一 AD轉(zhuǎn)換電路、第二 AD轉(zhuǎn)換電路和風(fēng)速計算器；所述第一 AD轉(zhuǎn)換電路，接收所述熱電偶信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述第二 AD轉(zhuǎn)換電路，接收所述溫度信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；所述風(fēng)速計算器，接收所述第一 AD轉(zhuǎn)換電路與所述第二 AD轉(zhuǎn)換電路輸出的信號，結(jié)合其內(nèi)置的算法得到風(fēng)速值；顯示屏，接收所述風(fēng)速計算器得到的風(fēng)速值并顯示。所述處理器采用MSP430F149型號的單片機(jī)芯片，具有功耗低，時鐘系統(tǒng)靈活、抗干擾能力強(qiáng)，內(nèi)部具有六路12位AD轉(zhuǎn)換線路等一些列優(yōu)點，可以保證本實用新型的風(fēng)速測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。而所述風(fēng)速計算器內(nèi)置的算法實質(zhì)就是對熱電偶的分析原理，例如現(xiàn)有的已經(jīng)授權(quán)的專利文獻(xiàn)CN101762718B中公開的測量風(fēng)速的方法。顯示屏，接收所述風(fēng)速計算器得到的風(fēng)速值并顯示，作為優(yōu)選的實施方式，所述顯示屏為IXD顯示屏。上述技術(shù)方案，消除了環(huán)境溫度對風(fēng)速測量造成的不良影響，有效地避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的測量結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。為了使得本實施例的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計的功能更加豐富，其還進(jìn)一步包括鍵盤，輸入控制指令給所述處理器；通信單元，實現(xiàn)所述處理器與用戶終端設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，將測量結(jié)果傳輸至所述用戶端設(shè)備。用戶可以通過這一通信單元實現(xiàn)與用戶端設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，及時的將測量結(jié)果傳至用戶端設(shè)備進(jìn)行保存或其他處理。優(yōu)選地，所述通信單元采用CP2102型號的通信芯片。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，包括 熱電偶傳感器，其包括 熱電偶，冷端與地信號連接，熱端與熱電偶信號放大電路連接； 電熱絲，為螺旋狀，套設(shè)于所述熱電偶外部； 恒流源，與所述電熱絲連接，為所述電熱絲提供恒定的電流； 其特征在于，還包括 蓋帽，可分離地套于所述熱電偶傳感器外側(cè)； 溫度傳感器，測量風(fēng)速檢測點的環(huán)境溫度； 溫度補(bǔ)償電路，接收所述溫度傳感器測量到的溫度值，對所述熱電偶的信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償，其信號輸出端與溫度信號放大電路連接； 處理器，包括第一 AD轉(zhuǎn)換電路、第二 AD轉(zhuǎn)換電路和風(fēng)速計算器； 所述第一 AD轉(zhuǎn)換電路，接收所述熱電偶信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號; 所述第二 AD轉(zhuǎn)換電路，接收所述溫度信號放大電路輸出的模擬信號，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號; 所述風(fēng)速計算器，接收所述第一 AD轉(zhuǎn)換電路與所述第二 AD轉(zhuǎn)換電路輸出的信號，結(jié)合其內(nèi)置的算法得到風(fēng)速值； 顯示屏，接收所述風(fēng)速計算器得到的風(fēng)速值并顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，其特征在于 所述溫度傳感器選擇薄膜鉬電阻PTlOOA型號的溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，其特征在于 所述處理器采用MSP430F149型號的單片機(jī)芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，其特征在于 所述熱電偶為雙偶熱電偶，所述恒流源的恒定電流為40mA。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，其特征在于 所述熱電偶為單偶熱電偶，所述恒流源的恒定電流為60mA。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，其特征在于 所述顯示屏為IXD顯示屏。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，其特征在于 還進(jìn)一步包括 鍵盤，輸入控制指令給所述處理器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，其特征在于 還進(jìn)一步包括 通信單元，實現(xiàn)所述處理器與用戶終端設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，將測量結(jié)果傳輸至所述用戶端設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，其特征在于 所述通信單元采用CP2102型號的通信芯片。
專利摘要本實用新型涉及一種利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，包括熱電偶傳感器，溫度傳感器，測量風(fēng)速檢測點的環(huán)境溫度；溫度補(bǔ)償電路，接收所述溫度傳感器測量到的溫度值，對所述熱電偶的信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償，其信號輸出端與溫度信號放大電路連接；處理器，包括第一AD轉(zhuǎn)換電路、第二AD轉(zhuǎn)換電路和風(fēng)速計算器；顯示屏，接收所述風(fēng)速計算器得到的風(fēng)速值并顯示。本實用新型所述的利用熱電偶的熱球式風(fēng)速計，可以實現(xiàn)對熱電偶傳感器的溫度補(bǔ)償，消除環(huán)境溫度對風(fēng)速測量的影響，使得測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。
文檔編號G01P5/10GK202886398SQ20122047454
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者王秀麗 申請人:北京檢測儀器有限公司