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专利号: 2020107682806
申请人: 西北师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种抗风电容式降雪量测量方法,由以下测量装置和工作过程完成:测量装置:包括底座,所述底座内部设有蓄电池、电子学箱及通讯模块,所述底座一侧的上部固定有支撑杆,所述支撑杆顶部设有偏航补偿器和限位器,所述支撑杆顶端固定有水平支架,所述水平支架左侧端部设有配重块,右侧端部垂直于水平支架水平设有转轴,所述转轴通过悬浮轴承连接有测量桶;所述转轴旁边设有电容器,所述电容器固定于转轴和测量桶上,所述测量筒为两端通透的方筒结构,所述测量筒内侧设有左右平行及前后平行的两对电容极板,所述测量筒底部通过固定架固定有风电尾舵,所述风电尾舵上安装有转子叶片;

工作过程如下:

(1)筒内雪总量测量

测量筒在无风状态下垂直于地面,有风状态下,风电尾舵提供风向指示并将测量筒拉至落雪平行线方向,落雪始终平行经过测量筒,落雪经过测量筒内的电容极板区域后,电容值C发生变化,电子学箱接收电容值C并按下式计算出筒内雪总量U1:U1=(1.4-ε0S/2.5LC)·V

其中,ε0为真空值介电常数,S为测量筒的截面积,L为测量筒的高,V为测量筒的体积;

(2)落地夹角测量

测量筒在等效风(含雪降落时的冲击)作用下筒体沿转轴旋转,电容器电极错位使得针对面积减小,电容值C发生变化,电子学箱接收电容值C并按下式计算出落地夹角A:A=π-2dC/εR2,其中,d为电容器极板间隙、R半圆面半径、ε介电常数;亦可用A=π(1-C/C0)计算,其中,C0为垂直地面时电容器的满格电容值;

(3)风速测量

风速v与风电尾舵输出电压U或电能P1直接关联,电子学箱接收风电尾舵输出电压值U或电能P1计算出风速:v2×η×β= P1= U2/ R,其中,η为效率、β为电损耗率,R为等效电阻,取决于设计的叶片大小、数量、形状、质量等参数和磁场、线圈等电参数,通过对设计产品的标定获得;

(4)落地雪总量

电子学箱通过下式计算得到落地雪总量U:

U=U1×v×sinA×t,时间t由电子学箱功能模块预设计时器测量得到,降雪并不是匀速定角的,对实时测量的测量值进行时间积分,通过统计累加可获得长周期降雪总量,也可以通过通讯组网的方式获取较大区域降雪量。

2.根据权利要求1所述的一种抗风电容式降雪量测量方法,其特征在于:所述测量装置中,电容极板外侧和转轴表面设有电加热装置。

3.根据权利要求1所述的一种抗风电容式降雪量测量方法,其特征在于:所述测量装置中,电容极板内侧设有防护膜。

4.根据权利要求1所述的一种抗风电容式降雪量测量方法,其特征在于:所述测量装置中,测量筒为略呈喇叭形结构。

5.根据权利要求1所述的一种抗风电容式降雪量测量方法,其特征在于:所述测量装置中,电容器为耦合式电容器,由一对半圆形电极板构成。

6.根据权利要求1所述的一种抗风电容式降雪量测量方法,其特征在于:所述测量装置中,偏航补偿器为被动式偏航补偿器。

7.根据权利要求1所述的一种抗风电容式降雪量测量方法,其特征在于:所述测量装置中,电容极板、电容器、电加热装置、通讯模块与电子学箱电连接;所述电子学箱与风电尾舵和蓄电池电连接。