JPS62207961A - 風速測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体の流速を測定する流速測定装置に関し、
例えば車両のアンテナ、屋根等に取り付けて風速を測定
する風速センサとして用いて有効である。

〔従来の技術〕

従来の流速測定装置としては、例えば特公昭５４−１６
２３３号公報などに示される様に、長手方向軸線に沿っ
て直交方位に分割された４つの感知室と、この各室と外
部とを連通ずる圧力感知ボートが設けられたプローブを
備え、この室内の空気圧力差により特定方向における風
速を測定するものがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、従来のものは、感知ボートの配置により決ま
る特定の一方向の風速を個々に測定することは可能であ
るが、全方向の流速を測定するのが難しいという問題点
を有していた。また、圧力感知ボートの開孔する位置と
流速方向との関係により、特定方向の風に対してボート
内に雨滴、粉塵等が侵入あるいは付着して、流速測定値
に影響が生じるという問題点を有していた。

本発明は、上記の問題点を解消した流速測定装置を提供
することを目的とする。すなわち本発明は、車両等の乗
物の室外に設けられた場合に、耐候性、特に耐雨滴性に
優れ、かつ小型で全方向の流速が測定可能な流速測定装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、一端に開孔端を
有する筒形状であって、かつこの開孔端の外周が下向き
で、かつ流体の流れに対して平行に配設される筒状部材
と、 前記筒状部材内部の圧力に応じた圧力信号を発生する圧
力検出手段と、 前記圧力検出手段からの圧力信号を受けて圧力信号から
流速を演算する流速演算手段とを備えることを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明は、上記構成により、流体が筒状部材の開孔端の
周辺を流れて行くと、筒状部材の開孔端からその内部に
かけて負圧が発生する。この負圧は、流速に応じて変化
するため、この負圧を圧力検出手段により検出し、この
圧力信号から流速を演算することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、一端に開孔端を有する筒状部材を、開孔端が
下向きとなるように配設しているため、流体とともに飛
来する雨滴などが、筒状部材内に侵入しにくい。また流
体が流れている状態では、筒状部材の内部は負圧状態に
なっているため、仮りに圧力導管内に雨滴等が付着して
いたとしても、これらは筒状部材内に発生する負圧によ
り、筒状部材の開孔端側に向って引き出されるという効
果を有する。更に、本発明は筒状部材を設けることによ
り、その内部に流速に応じた負圧を発生させて検出して
いるため、構造が簡単で、かつ小型にすることができる
という優れた効果がある。

〔実施例〕

以下、本発明の第１実施例を、アンテナロッドの先端に
取り付けた風速測定装置を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図、
第３図は第１図における各々Ａ−Ａ線。

Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、第４図は風速センサの部分断面
図である。

１０はアンテナロッドで、その下端１０ａは車体の一部
に固定された支持ケース１）に支持されるとともに、ロ
ッド１０は非常時に車体の前後方向に横倒し可能にポル
）１２にてネジ止めされている。ロッド１０の上端１０
ｂには風速、風向を検出測定するケース１３が固定され
ている。

ケース１３の全体外形は、全方向の風向に対して風速値
が影響を受けないように円柱形状をしている。このケー
ス１３はロッド１０に固定される下ケース部１３ａと、
その上部の中間ケース部１３ｂ、上ケース部１３ｃの３
段構造である。各ケース部１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、
その外周縁に沿って設けられる複数の細い支持柱１４を
中心とした網状部材により、流路板１５と１６．１７と
１８が並行となるように支持されて、流路板１５〜１８
により２つの流路２０，２１が形成される。

流路２０の上側流路板１８には、第２図に示す様にその
中央部に風速検出円筒２２が垂直に取り付けである。円
筒２２は、３　ｍｍ−１０＊ｍ程度の直径で、その中心
軸に対して直交する平面で切断されていて、流路板１７
．１８に対して平行となる開孔端２２ａの端面を有して
いる。開孔端２２ａは流路板１８に対して下向きに開孔
している。これにより風は、円筒２２の開孔端２２ａの
端面に平行になるように導かれると同時に、円筒２２内
に雨滴等が侵入しない構成となる。また円筒２２の上部
には、空隙３７が設けられ、この空隙３７の側方に円筒
２２内の圧力を外部へ導出する圧力ボート２２ｂが形成
され、圧力ボート２２ｂには圧力導出チューブ２３が設
けられている。この空隙３７は、雨滴、塵、埃などが圧
力ボート２２ｂを塞いでしまうことを防止する目的と、
急速な圧力変動を緩和して安定した負圧を圧カポ−）２
２ｂに取り出すことを目的に設けられる。円筒２２内の
圧力は、圧力導出チューブ２３を介して、支持ケース１
）内に設けられた半導体圧力検出器２４まで導かれる。

チューブ２３は、上ケース部１３ｃ中間ケース部１３ｂ
、上ケース部１３ａを貫通するパイプ２５、そしてアン
テナワンド１０内を通って支持ケース１）まで配設され
る。尚、パイプ２５は風速検出円筒２２に対して及ぼす
影響を少なくするため、検出すべき主の風向に対して下
流側に、例えば車両の場合はその走行方向の後側になる
位置に設けられている。

また、流路２１の上側流路板１６には、第３図に示す様
に風向測定円柱３０，３１．３２が取り付けられている
。各円柱３０，３１．３２には、下流側に向って開孔す
る圧力検出孔３０ａ、３１ａ。

３２ａが設けられ、この孔３０ａ、３１ａ、３２ａ内の
圧力は、各円柱３０，３１．３２の上部に形成されたボ
ート圧力導出チューブを介して半導体圧力検出器３３．
３４に導かれている０円柱３０と３１、または円柱３０
と３２との間では、一定の風速で円柱３０の下流側に風
向に応じた負圧が発生するという現象があり、この負圧
により圧力検出器３３が風向を検出できる。また、左右
対称の位置に設けられる円柱３１．３２の下流側に発生
する負圧の差を圧力検出器３４により検出して、左右の
いずれの方向からの風であるかを判断するものである。

次に、上記構成に基づいて風速を測定する作動について
説明する。

第４図は第１図の部分拡大断面図を示し、風Ｕは流路板
１７．１８によって形成される流路２０内をほぼ板１７
．１８に沿って平行に流れ、円筒２２の開孔端２２の付
近で最も速く流れるので、風速検出円筒２２内に負圧が
発生する。この負圧（ＰＶ）は、第５図に示す様に風速
（Ｕ）の上昇に従って大きくなる特性を持っている。こ
のため、円筒２２内に発生する圧力を、圧力ボート２２
　ｂ。

圧力導出チューブ２３により、半導体圧力センサ２４に
導いて測定し、この圧力信号から風速を測定することが
できる。

また、風のある状態では、円筒２２内には負圧が発生し
ているし、開孔端２２ａが下向きに開孔しているため、
圧カポ−）　２２　ｂ、圧力導出チューブ２３内に、雨
滴、塵、埃等が侵入することがない。また、仮りに無風
状態時に圧力ボート２２ｂに雨滴などが付着していたと
しても、風が吹き出すことにより発生する円筒２２内の
負圧により引き出される。

第５図には、雨滴のある雨中で圧力を計測した結果を併
記する。このときの雨量は４．２　ａｍ／ｌ１ｌｉｎで
ある。第５図に示す様に、降雨時と非降雨時とを比較す
ると、円筒２２内の負圧は若干の差があるが、実際の風
速の測定には影響しない程度である。したがって上述実
施例は、圧力ボート２２ｂに雨滴などが侵入することが
なく、また降雨時と非降雨時においても略正確な風速を
検出測定することができるので、耐候性、特に耐雨滴性
に優れていると言える。

また圧力検出円筒２２は、その開孔端２２ａの端面が流
路板１７．１８と平行になっているので、円筒２２の開
孔端２２ａの端面ば常に空気の流れに対して平行になる
ため、この円筒２２内の負圧は風向に依らず風速にのみ
依存する。よって従来の如き特定の風向の各風速成分を
別々に測定し、それらの測定値の合成により風速を検出
することなく、容易に全方位の風速が正確に検出可能で
ある。

次に、本実施例の測定回路を第６図に示す。圧力検出器
２２には、半導体圧力センサを用いている。電子制御ユ
ニット（ＥＣＵ）４０は、アナログ用電源４１．デジタ
ル用電源４２．アンプ・フィルタ回路４３−１．Ａ／Ｄ
変換器４３−２より成るアンプ・フィルタユニット４３
．Ｄ／Ａ変換器４４．そしてマイクロコンピュータ４５
によって構成されている。電子制御ユニッ）４０の電源
端子４０．−１．４０−２より入る電流は、アナログ用
電源４１により、出力端子４０−３．４０−４を通して
半導体圧力センサ２４に、定電圧電流として供給される
。また、アナログ用電源４１は、アンプ・フィルタユニ
ット４３．デジタル用電源４２にも定電圧の電流を供給
する。デジタル用電源４２はマイクロコンピュータの作
動電流を供給する。風速検出円筒２２より検出される風
速を示す負圧は半導体圧力センサ２４により電気変換さ
れる。半導体圧力センサ２４の出力電圧は、電子制御ユ
ニッ）４０の入力端子４６を通りアンプ・フィルタユニ
ット４３に入力される。アンプ・フィルタユニット４３
により増幅、デジタル化された信号は、マイクロコンピ
ュータ４５により演算された結果、Ｄ／Ａ変換器４４を
経て風速出力として出力端子４７より取り出される。

次に、本実施例における風速の演算方法について説明す
る。まず、予め風速と半導体圧力センサ２４の出力の関
係を検定により求め、第７の如き一次元マツブをメモリ
に記憶させておく。第８図は風速測定の演算フローチャ
ートである。ステップ５０より演算を開始する。ステッ
プ５１では、風速検出円筒２２内の負圧に基づく半導体
圧カセ　　　・ンサ２４により出力を読み込む。ステッ
プ５２では、ステップ５１で読み込んだデータにより、
第７図の如きマツプをたどって、風速を算出する。

尚、検定により作成したマツプは、マツプポイントが離
散しているので、マツプポイント間は補間演算を行い求
める。ステップ５３では算出した風速を出力し、ステッ
プ５１に戻り次の測定を行なう。

尚、上述実施例では、風速による円筒内負圧を測定する
のに半導体圧力センサを用いているが、これは気体圧力
を検出できるものであれば、他のセンサでも構わない。

また、上述実施例においては、風速検出円筒２２内の圧
力を、圧力導出チューブ２３によって、アンテナロッド
１０を介して支持ケースｌｌ内の半導体圧力センサ２４
まで導いたが、半導体圧力センサ２４を上ケース部１３
ｃ内収納する構成としてこのセンサからの圧力信号をリ
ード線を介して導出してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流速測定装置をアンテナロッドに設け
た風速センサに適用した実施例を示す縦断面図、第２図
は第１図におけるＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は第１
図におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図、第４図は第１図に示
した風速センサの要部拡大断面図、第５図は風速（Ｕ）
と風速検出円筒（２２）内の負圧との関係を示す実験特
性図、第６図は測定回路を示す構成図、第７図はマイク
ロコンピュータ（４５）内のメモリに記憶されたマツプ
で、測定圧力と風速演算値との関係を示す゛マツプ特性
図、第８図はマイクロコンピュータ（４５）内での演算
を示す流れ図である。 １７．１８・・・流路板、２２・・・風速検出円筒、２
２ａ・・・風速検出円筒の開孔端、２２ｂ・・・圧力ポ
ート５２３・・・圧力導出チューブ、２４・・・半導体
圧力センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端に開孔端を有する筒形状であって、かつこの
   開孔端の外周が下向きで、かつ流体の流れに対して平行
   に配設される筒状部材と、 前記筒状部材内部の圧力に応じた圧力信号を発生する圧
   力検出手段と、 前記圧力検出手段からの圧力信号を受けて圧力信号から
   流速を演算する流速演算手段とを備える流速測定装置。
2. （２）前記筒状部材は、流体の流れる流路に沿って設け
   られる２つの平行な流路板のうち、上側の流路板に対し
   て前記開孔端の外周を平行にして設けられている特許請
   求の範囲第１項記載の流速測定装置。