申请/专利权人：中国华能集团有限公司;中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司

申请日：2019-06-17

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN110146724B

主分类号：G01P13/02

分类号：G01P13/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2019.09.13#实质审查的生效;2019.08.20#公开

摘要：本发明公开一种风向检测装置及方法，包括：固定基础、若干弹性连接片和直流电源；固定基础的顶部边沿上均匀安装一圈弹性连接片；每个弹性连接片的内侧面都设有一个第一应变电阻丝；每个第一应变电阻丝串联一个第一电流表；对应的第一应变电阻丝、第一电流表和直流电源串联连接成一个第一闭合电路，第一电流表能够记录对应第一闭合电路中电流的变化。本发明均匀布置一圈弹性连接片中的应变电阻丝，在受到风正面吹动时，其形变最大，即可判断出风向。而且在圆形基础中心安装垂直杆和内部的应变电阻丝，用于消除环境温度变化对电阻率的影响。本发明具有响应迅速，结构简单，质量牢靠，价格低廉等优点，而且方法简要，不受温度影响。

主权项：1.一种风向检测装置，其特征在于，包括：固定基础、若干弹性连接片（2）和直流电源（7）；固定基础的顶部边沿上均匀安装一圈弹性连接片（2）；每个弹性连接片（2）的内侧面都设有一个第一应变电阻丝（3）；每个第一应变电阻丝（3）串联一个第一电流表（6）；对应的第一应变电阻丝（3）、第一电流表（6）和直流电源（7）串联连接成一个第一闭合电路，第一电流表（6）能够记录对应第一闭合电路中电流的变化；固定基础上安装有一垂直杆（4），垂直杆（4）中心设有第二应变电阻丝（5），其中第二应变电阻丝（5）、第二电流表（6’）和直流电源（7）串联连接成一个第二闭合电路，第二电流表（6’）能够记录第二闭合电路中电流的变化；弹性连接片（2）自然状态下竖直设置；所述的弹性连接片（2）为风速受力装置，弹性连接片（2）受风力而倾斜，风向越正，弹性连接片（2）的受力越大，倾斜幅度越大，无风时弹性连接片（2）恢复直立；弹性连接片（2）呈扁平状；还包括电流表数据读取装置，所述电流表数据读取装置用于读取所有第一电流表（6）的电流读数，电流最小的第一电流表（6）所对应弹性连接片（2）的垂直方向为风向；所述的第一应变电阻丝（3）置于弹性连接片（2）的内侧面中心并紧贴于弹性连接片（2）上，随着弹性连接片（2）的弯曲而产生形变；当第一应变电阻丝（3）产生形变时，其长度增加，横截面积减少，电阻值增大；所述的垂直杆（4）保持直立状态，不受风力影响，第二应变电阻丝（5）用于补偿环境温度对风向检测装置的影响；垂直杆（4）安装于一圈弹性连接片（2）中间位置。

全文数据：一种风向检测装置及方法技术领域本发明属于风向检测技术领域，具体涉及一种风向检测装置及方法。背景技术随着全球化石能源枯竭、供应紧张、气候变化形势严峻，世界各国都认识到了发展可再生能源的重要性，并对风电发展高度重视，世界风电产业得到迅速发展。自1996年以后，全球风电装机年均增长率保持在25％以上，风能成为世界上增长最快的清洁能源。偏航是风电机组运行中不可缺少的一个环节，偏航系统针对风向进行调节，使风轮最大程度保持迎风状态，从而最大程度捕获风能，并有效保护风电机组。风力发电机组的偏航主要依据安装于机舱顶端的机械式风向标确定的风向进行控制。由于风的随机性，风向经常发生变化，如果偏航出现误差，风轮的扫掠面与风向不垂直，不但影响功率输出，还会增加机组的承受载荷，主要体现在塔架、主轴、偏航系统及桨叶载荷增加、风机寿命减少等。因此，保证风向的检测精度至关重要。风向标是一个呈不对称形状的物体，重心点固定于垂直轴上。当风吹过，对空气流动产生较大阻力的一端便会顺风转动，显示风向。风向标的箭头永远指向风的来源。风向标的测风向的原理虽然简单，但是由于惯性的存在，当风向改变后，风向标随之转动，存在一定的时间延迟；同时有相对运动部件磨损，长时间运转有测量误差；而且雨雪天气也会对风向标的风向测量造成影响。发明内容本发明的目的在于提供了一种风向检测装置及方法，以解决上述技术问题。本发明基于应变电阻的应变效应，装置具有结构简单，质量牢靠，价格低廉等优点，该方法检测结果精确，方法简要且不受温度影响。为了达到以上目的，本发明采取的技术方案为：一种风向检测装置，包括：固定基础、若干弹性连接片和直流电源；固定基础的顶部边沿上均匀安装一圈弹性连接片；每个弹性连接片的内侧面都设有一个第一应变电阻丝；每个第一应变电阻丝串联一个第一电流表；对应的第一应变电阻丝、第一电流表和直流电源串联连接成一个第一闭合电路，第一电流表能够记录对应第一闭合电路中电流的变化。进一步的，固定基础上安装有一垂直杆，垂直杆中心设有第二应变电阻丝，其中第二应变电阻丝、第二电流表和直流电源串联连接成一个第二闭合电路，第二电流表能够记录第二闭合电路中电流的变化。进一步的，弹性连接片自然状态下竖直设置；所述的弹性连接片为风速受力装置，弹性连接片受风力而倾斜，风向越正，弹性连接片的受力越大，倾斜幅度越大，无风时弹性连接片恢复直立。进一步的，所述的第一应变电阻丝置于第一弹性连接片的内侧面中心并紧贴于弹性连接片上，随着弹性连接片的弯曲而产生形变；当第一应变电阻丝产生形变时，其长度增加，横截面积减少，电阻值增大。进一步的，所述的中心垂直杆保持直立状态，不受风力影响，第二应变电阻丝用于补偿环境温度对风向检测装置的影响。进一步的，所述固定基础为圆形固定基础。进一步的，垂直杆安装于一圈弹性连接片中间位置。进一步的，弹性连接片呈扁平状；还包括电流表数据读取装置，所述电流表数据读取装置用于读取所有第一电流表的电流读数，电流最小的第一电流表所对应弹性连接片的垂直方向为风向。进一步的，弹性连接片的数量为偶数个，所有弹性连接片固定基础的顶部一圈；相对的两个弹性连接片以固定基础中心呈中心对称设置。一种检测风向的方法，包括：读取所有第一电流表和第二电流表读数，并计算所有第一电流表和第二电流表读数的读数差值，差值最大第一电流表所对应弹性连接片的垂直方向为风向。相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：1、本发明一种风向检测装置，通过利用应变电阻的应变效应，找出电流最小的电表所对应的弹性连接片，即该弹性连接片所对应的方向为风的方向，具有精确度高、响应迅速、结构简单、质量牢靠、价格低廉等优点。2、本发明中若干弹性连接片呈一圈布置，能够更加精准的测量风向。3、弹性连接片的数量为偶数个，所有弹性连接片固定基础的顶部一圈；相对的两个弹性连接片以固定基础中心呈中心对称设置；相对的两个弹性连接片中心对称布置，这样同一风向上的两个应变片，一个挡住另一个，其电流大小也有差异，就能够判断出最先受风的那个弹性连接片的受风面垂直方向为风向，进一步提高检测精度，并能判断具体的风向。4、本方法通过计算两个电流表之间电流的差值，通过找到电流差值最大的电表所对应的弹性连接片，得出风速的方向，相比于现有技术，精确度高，方法简要，不受环境温度影响。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明一种风向检测装置的局部示意图。图2为本发明一种风向检测装置的整体示意图。其中：1、圆形固定基础；2、弹性连接片；3、第一应变电阻丝；4、垂直杆；5、第二应变电阻丝；6、第一电流表；6’、第二电流表；7、直流电源。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如图1和图2所示，本发明提供一种风向检测装置，包括圆形固定基础1，若干相同弹性连接片2均匀分布于圆形固定基础1的顶部边沿上，每个弹性连接片2上设有相同的第一应变电阻丝3，每个第一应变电阻丝3对应一个第一电流表6，第一应变电阻丝3、第一电流表6和直流电源7串联连接成一个闭合电路。圆形固定基础1的顶部中心安装一根垂直杆4，垂直杆4内固定有一根第二应变电阻丝5，第二应变电阻丝5、第二电流表6’和直流电源7同样串联为一个闭合回路。受来流风向的影响，当第一应变电阻丝3发生形变时，电阻值发生变化，第一电流表6能够记录该闭合电路中电流的变化。同时垂直杆4受到风力的时候，不会发生形变，所以其内部的第二应变电阻丝5同样不会发生形变。不过当环境温度变化时，第二应变电阻丝5的电阻率会发生变化。所以中心垂直杆4内的应变电阻丝的设置是为了消除环境温度变化对测量设备造成的误差。当风吹过检测装置时，各个弹性连接片2会受到风的吹拂而倾斜，从而弹性连接片2相连接的第一应变电阻丝3也跟着产生形变，导致第一应变电阻丝3的电阻值变大；由于每个位置的弹性连接片2受风的影响不同，第一应变电阻丝3的电阻值变化也不相同，弹性连接片2与风向垂直时倾斜幅度最大，所连接的第一应变电阻丝3的阻值变化也最大，其电流也最小。则电流最小的第一应变电阻丝3所在的弹性连接片2对应的方向即为风的方向。本发明还提供一种风向检测方法，基于上述一种风向检测装置，包括：还需要配备对第一电流表6和第二电流表6’的读取和分析设备，可以读取、对比所有电流表数值的大小，通过计算所有电流表的电流差值，找到电流差值最大的电表所对应的弹性连接片，即得出风速的方向。由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

权利要求：1.一种风向检测装置，其特征在于，包括：固定基础、若干弹性连接片2和直流电源7；固定基础的顶部边沿上均匀安装一圈弹性连接片2；每个弹性连接片2的内侧面都设有一个第一应变电阻丝3；每个第一应变电阻丝3串联一个第一电流表6；对应的第一应变电阻丝3、第一电流表6和直流电源7串联连接成一个第一闭合电路，第一电流表6能够记录对应第一闭合电路中电流的变化。2.根据权利要求1所述的一种风向检测装置，其特征在于：固定基础上安装有一垂直杆4，垂直杆4中心设有第二应变电阻丝5，其中第二应变电阻丝5、第二电流表6’和直流电源7串联连接成一个第二闭合电路，第二电流表6’能够记录第二闭合电路中电流的变化。3.根据权利要求1所述的一种风向检测装置，其特征在于：弹性连接片2自然状态下竖直设置；所述的弹性连接片2为风速受力装置，弹性连接片2受风力而倾斜，风向越正，弹性连接片2的受力越大，倾斜幅度越大，无风时弹性连接片2恢复直立。4.根据权利要求1所述的一种风向检测装置，其特征在于：所述的第一应变电阻丝3置于第一弹性连接片2的内侧面中心并紧贴于弹性连接片2上，随着弹性连接片2的弯曲而产生形变；当第一应变电阻丝3产生形变时，其长度增加，横截面积减少，电阻值增大。5.根据权利要求2所述的一种风向检测装置，其特征在于：所述的中心垂直杆4保持直立状态，不受风力影响，第二应变电阻丝5用于补偿环境温度对风向检测装置的影响。6.根据权利要求1所述的一种风向检测装置，其特征在于：所述固定基础为圆形固定基础。7.根据权利要求2所述的一种风向检测装置，其特征在于：垂直杆4安装于一圈弹性连接片2中间位置。8.根据权利要求1所述的一种风向检测装置，其特征在于：弹性连接片2呈扁平状；还包括电流表数据读取装置，所述电流表数据读取装置用于读取所有第一电流表6的电流读数，电流最小的第一电流表6所对应弹性连接片2的垂直方向为风向。9.根据权利要求1所述的一种风向检测装置，其特征在于：弹性连接片2的数量为偶数个，所有弹性连接片2固定基础的顶部一圈；相对的两个弹性连接片2以固定基础中心呈中心对称设置。10.一种利用权利要求2所述风向检测装置检测风向的方法，其特征在于，包括：读取所有第一电流表6和第二电流表6’读数，并计算所有第一电流表6和第二电流表6’读数的读数差值，差值最大第一电流表6所对应弹性连接片2的垂直方向为风向。

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