一种列车车载全向固态测风的方法

摘要

本发明属于一种测风方法，具体是一种列车车载全向固态测风的方法。基于一种列车车载全向固态测风的装置，本发明研制的固态测风装置及其使用的方法从测量原理上改变了传统固态测风传感器的压差式测量方法，克服了由于结构外形造成的扰流影响，由于增加了内部的空间可以增加必要的抗恶劣环境影响的组件，增加了产品的耐风沙、抗雨淋性能，选用满足-45~70℃的电子元器件，满足了固态测风装置的高低温使用环境。在测量范围和测量精度方面不低于现有的固态传感器指标，是一款为列车车载动态测风专用传感器的使用方法。

主权项

一种列车车载全向固态测风的方法，其特征在于：基于一种列车车载全向固态测风的装置，包括安装板（4）、底部机架（3）、受感单元（2）和顶盖（1），底部机架（3）通过安装板（4）安设在列车上，底部机架（3）上部设有受感单元（2），受感单元（2）顶部设有顶盖（1）；所述的受感单元（2）为8个沿周侧均匀分布的受感盘（5），受感盘（5）的前缘在十字正交和45°正交处的同一截面分别开一组孔，每组孔内设置5个压力受感孔，压力受感孔前侧设有防尘网，5个压力受感孔后端合成一个压力腔；受感盘（5）后侧的压力腔通过受感管路（6）与差压传感器（8）连接，受感盘（5）其后端的腔体顶端接向上斜的受感管路（6），受感管路（6）的最高点弯曲布置，受感盘（5）上的压力受感孔位于整个受感管路的最低点；所述的受感管路（6）包括与压力腔连接的带角度弯曲管路和与带角度弯曲管路连接的专用三通阀，专用三通阀（7）分别与气泵（9）和差压传感器（8）连接；所述的受感单元（2）还包括设置在其内部的静压传感器和温度传感器；具体步骤如下：1）在风洞中进行吹风试验，采集固定风速V、不同风向x来风情况下各传感器对应的压力值记为P_实，该风速下压力理论值为P_理=0.5ρV²，得出修正系数k=P_实/P_理，只要吹风得出0～45的k值即可，公式为：k = ‑0.0007x² + 0.019x + 1.97，其中x为角度；2）当固态测风装置周围有风或列车运行时，8个受压孔感受到8个方向的压力,此压力加上腔体内压力P_S得到的压力值记为Pi（i=1～8），取其中两个最大的压力值记为P1、P2，记z=P1/P2，则z与风向角度θ有如下关系：θ=(1.85‑z)/0.04，θ为角度，z为P1、P2的比值；由上述公式得到来风矢量与P1口夹角θ，与P2口的夹角为（45°‑θ），带入修正公式对P1、P2进行修正得到P1＇、P2＇，修正公式如下P1＇=kP1将P1＇和P2＇进行矢量合成得到综合压力P；3）装置内的静压传感器测得腔体内压力P_S，装置内温度传感器测得空气温度记为T，由此两个参数可计算出空气密度记为：ρ=Ps/RT，R为气体常数取2.8704；4）根据伯努利方程P=0.5ρV²其中，由上述测量参数即可解算出综合风速记为V_综，再根据V_综和风向θ分解出纵向分量（即列车行进方向分量）V_综y以及横向分量V_综X；5）通过列车上的车速传感器测得动车行车速度记为V_车，设行车本身造成的车体风与车速大小相等、方向相反，记为V_车风，则有Vy= V_综y‑V_车风6) V_综X与V_y进行矢量合成，即可得到最终的外界自然风速V。