基于超声波风速风向测速算法研究

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基于DSP的超声波式风速风向检测仪的设计

基于DSP的超声波式风速风向检测仪的设计

1 超声波风速风向检测仪的结构和测量原理
超声 波 测风 采 用 时差 法 , 其 原理 是 利 用 超 声 波 信 号 顺 风 和逆风传播的时间差来测量风速和风向 。 超声波时差法测风 模型 如 图 1 所 示 。 A 、B 分 别为 收 发 一体 式 超 声 波 换 能 器 , 超 声 波 换能 器 A 和 B 的连 线 与 风向 成 45 度 角 , 设 置 A 与 B 的 收稿日期 :2014-04-23 稿件编号 :201404216
达到 100 MHz , 最 小 检 测分 辨 率 也只 有 10 ns , 误 差比 较 大 ; 超 声 波 在 空气 中 传 播速 度 受 温度 影 响 , 需要 对 温 度 造 成 的 误 差 进 行 修正 ; 同 时 超声 波 换 能器 在 接 收超 声 波 时是 逐 步 起 振 和 余 振逐 步 消 失的 过 程 , 因此 由 硬 件带 来 的 误差 对 时 间 差 的 测 量具 有 较 大的 影 响 , 采用 直 接 测量 时 间 差的 方 法 会 造 成 测 量 结果严重失真 [8-9]。 本文测量超声波在空气中传播的时间差 , 采用对时间测 量信号进行互相关法进行计算 , 互相关法的优点在于其测量精 度高 ,对环境噪声具有很强的免疫性 。 相关函数描述了一个信号 过去时间和现在时间的相互关系 , 也可以估计信号的下一个取 值 , 相关函数能够描述两个信号之间的相互关系或者相似性程 度。 由信号相关性可知,r1(t)和 r2(t)的互相关函数 R12(t)为
VAB=- L (tBA-tAB) tAB*tBA
当 tAB=tBA 时 , 风速为 0 , 因此风速表达式可以写为
VAB=
L (tBA-tAB) tAB*tBA
2
(4 )

超声波风速风向仪设计

超声波风速风向仪设计

超声波风速风向仪设计1.研究背景及意义风速测量在工业生产和科学实验中都有广泛的应用,尤其在气象领域,风速测量更有着重要的价值。

风速测量,常用的仪表有杯状风速计、翼状风速计、热敏风速计和超声波风速计。

杯状风速计和翼状风速计使用方便,但其惰性和机械摩擦阻力较大,只适合于测定较大的风速。

热敏风速计利用热敏探头,其工作原理是基于冷冲击气体带走热元件上的热量,借助一个调节开元器件保持温度恒定,此时调节电流和流速成正比。

这种测量方法需要人为的干预,而且此仪表在湍流中使用时,来自各个方向的气流同时冲击热元件,会影响到测量结果的准确性。

现阶段常采用基于超声波传播速度受风速影响因而增减原理制成的超声波风速仪表,与其它各类仪表相比较,其优势在于:安装简单,维护方便;不需要考虑机械磨损,精度较高;不需要人为的参与,可完全智能化。

2.国外研究历史及发展状况超声波可用于测量,是因为在超声波在传播过程中,会加载流体的流速信息,这些信息经过分离处理,便可以得到流体的流速。

70年代中后期,大规模集成电路技术的飞速发展,高精度的时间测量成为一件轻而易举的事情,再加上高性能的、动作非常稳定的PLL(锁相环路)技术的应用,使得超声波流量计的稳定可靠性得到了初步的保证。

同时为了消除声速变化对测量精度的影响,出现了频差法、锁相频差法等。

该类方法测量周期短,响应速度快,而且几乎完全消除了声速对测量精度的影响。

80年代,超声波测量出现了新的方法,比如射束位移法、多普勒法和相关噪声法等等。

90年代才真正实现了高精度超声波气体流量计。

从国、外超声波气体测量发展来看,国外机构开展这项工作的时间较早,到现在为止已经形成较为成熟的产品。

当今世界,超声波流量计用于气体流量计的研究与开发方面,荷兰的工nstromet公司、英国的Dnaiel公司以及美国的Cnotrolotmo公司均做出了大量的工作并取得了较好的应用效果,其销售份额也排在前几位。

日本在超声波气体流量计的设计方面也具有很大的优势,在消除管外传播时间、提高仪器精度和缩短响应时间方面有独到之处。

超声波风速仪原理

超声波风速仪原理

超声波风速仪原理超声波风速仪是一种用于测量风速的设备,它利用超声波技术来实现对风速的准确测量。

超声波风速仪的原理是基于超声波在空气中传播的特性,通过测量超声波在空气中的传播时间来计算风速。

下面将详细介绍超声波风速仪的原理及其工作过程。

超声波风速仪利用超声波在空气中的传播速度与风速之间的关系来测量风速。

当超声波沿着风的方向传播时,它会受到风的影响而加速或减速,这种速度的变化与风速成正比。

因此,通过测量超声波在空气中传播的时间,就可以计算出风速的大小。

超声波风速仪通常由发射器和接收器两部分组成。

发射器会向空气中发射超声波脉冲,而接收器则会接收这些脉冲并测量它们在空气中的传播时间。

通过比较发射和接收的超声波脉冲,就可以计算出风速的大小。

在实际应用中,超声波风速仪通常会采用多个发射器和接收器来提高测量的准确性。

通过同时测量多个方向上的超声波传播时间,可以更精确地确定风速的大小和方向。

此外,超声波风速仪还可以通过对超声波脉冲的频率和幅度进行分析,来进一步提高测量的精度。

超声波风速仪的原理简单而有效,它不受风向的影响,可以在各种复杂的环境中准确地测量风速。

由于超声波在空气中的传播速度非常快,因此超声波风速仪可以实现对风速的即时测量,响应速度非常快。

总的来说,超声波风速仪利用超声波在空气中的传播特性,通过测量超声波的传播时间来计算风速。

它具有测量精度高、响应速度快等优点,适用于各种环境下对风速进行准确测量的需求。

随着超声波技术的不断发展,超声波风速仪将在更广泛的领域得到应用,并为风速测量提供更加可靠的解决方案。

超声波风速仪是如何测量风速的

超声波风速仪是如何测量风速的

超声波风速仪是如何测量风速的
超声波风速仪最早于 1950 年代被开发出来。

它的原理是测量超声波脉冲在两个探头之间传播的时间来计算空气移动的速度,也就是风速。

当空气移动时,超声波在两个探头之间的时间会变长或变短。

超声波在空气里就像水里的鱼,水的流动方向,顺流而下或逆流而上,会影响鱼行进的速度。

上图是一个最常见的超声波风速仪,它有一个超声波发射探头,三个超声波接收探头。

这样,就可以测量在二维平面上3 个方向上的风速。

根据平面几何原理,要计算风速和方向,我们只需要两个不同方向上的风速就够用了。

但为了提高计算的精度和稳定性,通常会提供一个冗余的测量值,就像上图的结构。

另外,上图的这个结构,可以提供三维空间上的风速和风向测量,它的原理并没有本质的区别,就是各个方向上的向量合成。

但是,在很多场合,由于结构上的特点,上述两个结构会出现一些问题。

比如,超声波风速仪的一个重要特点就是防结冰,但是上述结构在加热方面还是会有一些欠缺,在极端情况下,仍然会发生结冰,比如,下图的情况:
为了扩展使用场合,适应更严苛的环境,如下图的结构被开发出来:
它没有裸露在外的探头,它整个结构更紧凑,可以做的更小,并
且加热更容易。

它的原理在传统基础上做了改进,如下图:
它的发射和接收器件完全封装在上部的密闭器件里,发射器和接收器之间通过底部平面的反射来进行超声波的传递。

通过计算气流对超声波发射和接收的影响来计算风速。

以上,是超声波的基本工作原理和产品形式。

超声波风速风向检测技术的研究

超声波风速风向检测技术的研究

超声波风速风向检测技术的研究王保强李一丁成都信息工程学院成都610225 摘要超声波测风技术是基于向量分析法利用超声波信号在空气中传播时所载气体流动信息来测量风速风向的测量技术具有非接触、精度高、范围宽、安装维护方便等特点。

超声测风法特别适合用于环境检测、航海、工业风道检测以及危险性气体的测量。

本文对超声波风速测量的基本原理和实现方法进行了详细阐述在吸收国内外先进超声测量技术设计了一种基于传统时差法的超声波风速风向检测方法。

本设计采用高性能、具有较小温度-声速系数和声阻抗的超声波换能器同侧V型安装方式。

顺、逆流反射信号经插值和互相关运算由互相关函数的峰值得出两回波信号的时差实现风速风向测量。

本设计采用了温度补偿技术给出了补偿计算公式对声速由温度造成的误差进行修正。

通过大量实验与测试表明该超声波测风试验平台和数据处理软件设计合理实用具有高的精确度与稳定性。

关键词超声波风速风向互相关时差Detection Technology of Wind Direction and Speed with Ultrasonic Transducers WANG Baoqiang LI Yiding Chengdu University of Information Technology Chengdu 610225 China Abstract: The wind measurement technology with ultrasound is developed rapidly in recent years. The information of wind velocity and direction is carried by the ultrasonic waves. The wind velocity and direction are obtained according to the vector relations between wind and ultrasound. The main merits of the ultrasonic wind measurement technology are non-contact non-mechanical conveniently for installation and maintenance. The method is especially acceptable for measurement of environment detection navigation test industrial ventilation and what in dangerous environment. In the paper the basic principle and method of the ultrasonic wind measurement technology are introduced. Two pairs of ultrasonic transducers are mounted crossly in V-mode. When the acoustic waves transmit from different directions their speed will be affected by the winds. The time difference of up-stream and down-stream acoustic waves through same distance could be obtained. The signals of time-difference are sampled interpolated and correlated. According to the difference between peaks of the signals the wind speed and direction can be calculated indirectly. Then temperature compensation is used to revise the change of the acoustic velocity with the environment temperature. The design methods above have been emulated and tested in the laboratory. It is proved with the results of practice that the ultrasonic detection flat-form and software above mentioned are effective practicable high precision and stability. Keywords: Ultrasonic technology wind speed and direction cross-correlated method of time-difference 1引言根据超声波流体测量技术的基本原理利用超声波在流体中传播时所载流体的流动信息可以实现多种流体流动状态的测量。

超声波测风速原理

超声波测风速原理

超声波测风速原理超声波测风速原理是利用超声波在空气中的传播特性,通过测量超声波在空气中传播的时间来计算风速的一种方法。

下面我将详细介绍超声波测风速原理。

1. 原理介绍超声波是频率高于人类听觉范围的声波,其频率通常在20kHz至100kHz之间。

超声波在空气中传播时会发生折射、反射和散射等现象,这些现象可以用来测量风速。

2. 发射和接收超声波测风速时,通常会同时设置两个超声波传感器:一个用于发射超声波,一个用于接收超声波。

发射器向空气中发射超声波,而接收器接收超声波,并将接收到的超声波信号进行处理。

3. 超声波传播时间当超声波在静止空气中传播时,其传播速度是已知的。

然而,在气流中传播时,超声波的传播速度会发生变化。

风速越大,超声波在逆风方向上的传播速度越慢;风速越小,超声波在顺风方向上的传播速度越快。

通过测量超声波在逆风方向上和顺风方向上的传播时间差,可以计算出气流的速度,即风速。

假设超声波在空气中传播的速度为c,超声波在逆风方向上的传播时间为t1,超声波在顺风方向上的传播时间为t2。

那么,风速v可以通过以下公式计算得出:v = (c / 2) * ((t2 - t1) / (t1 + t2))4. 温度修正需要注意的是,超声波在传播过程中,其速度受到温度影响。

温度越高,空气密度越低,超声波的传播速度越快;温度越低,空气密度越高,超声波的传播速度越慢。

因此,在实际测量中,需要对计算结果进行温度修正,以获得准确的风速值。

5. 其他因素的影响除了温度,其他因素也可能对超声波的传播速度产生影响,例如湿度、压力等。

这些因素也需要在实际测量中进行修正,以提高测量的准确性。

6. 应用领域超声波测风速原理广泛应用于气象、环境监测、风力发电等领域。

由于超声波测风速具有非接触、无干扰、响应迅速等优点,使得其成为一种可靠、精确的风速测量方法。

综上所述,超声波测风速原理是利用超声波在空气中的传播特性,通过测量超声波在空气中传播的时间来计算风速的一种方法。

超声波风速探测技术研究及应用分析

超声波风速探测技术研究及应用分析

超声波风速探测技术研究及应用分析随着风能的日益成熟和运用,风速的准确测量对于风能行业的发展变得越来越关键。

而超声波风速探测技术作为一种新型的、先进的风速探测技术,由于具有高精度、不受风向限制,同时安装方便、维护成本低等优点,已逐渐成为目前最为主流的风速探测技术之一。

一、超声波风速传感器的工作原理超声波风速传感器一般由发送器和接收器两部分组成,它们通过一定的距离发射和接收无线超声波信号,实现了对风速的探测。

当超声波信号离开发送器后,它会在气流中产生回音信号,接收器接收到这一信号后,就能够计算出空气的流速。

超声波风速探测技术在探测风速的时候,不同于传统的测风杆技术需要面向风向进行,它可以在任何角度的情况下,都能够准确地测量出气流的速度。

二、超声波风速传感器的应用目前超声波风速探测技术主要应用于风力发电、车辆气动性能测试等领域。

风力发电作为超声波风速探测技术的主要应用领域之一,目前已经有越来越多的超声波风速传感器应用于风机群的监测之中,它能够实时测量风机的风速,并将数据传输回控制中心进行分析。

在车辆气动性能测试领域,超声波风速探测技术目前已经得到了广泛的应用,它能够测量车辆行驶时的垂直速度、横向速度、旋转速度等数据,为汽车厂家提供了重要的数据参考。

三、超声波风速传感器的发展现状超声波风速探测技术在风力发电和车辆气动性能测试领域得到了广泛的应用,同时随着科技的不断发展,这种技术也在不断地完善。

近年来,国内外一些知名科研机构相继推出了一些新型的超声波风速传感器。

比如,加拿大Lufft公司推出了一款能够测量不同高度下的风速和风向的超声波风速传感器。

而国内一些厂商也开始专注于超声波波束技术的研究和应用,精度和稳定性也有了不小的提高。

随着社会的发展和技术的进步,超声波风速探测技术将会在未来得到更为广泛的应用。

相信在不久的未来,它将会成为风能行业和车辆气动性能测试领域的主流技术之一。

超声波测风速和风向的原理

超声波测风速和风向的原理

超声波测风速和风向的原理一、引言超声波测风速和风向是一种常见的气象测量方法,具有非接触、高精度、实时性强等优点,被广泛应用于气象、环保、能源等领域。

本文将介绍超声波测风速和风向的原理及其应用。

二、超声波传感器超声波传感器是超声波测风速和风向的核心部件,它能够将空气中的运动转化为电信号输出。

超声波传感器通常由发射器和接收器两部分组成,发射器发出高频率的超声波信号,接收器接收反射回来的信号,并将其转化为电信号。

在空气中运动的物体会对超声波产生多普勒效应,即改变其频率和相位,从而可以通过测量频率和相位差来确定物体的运动状态。

三、测量原理1. 风速测量原理当空气流经超声波传感器时,会对其中一个方向上的超声波产生多普勒效应。

根据多普勒效应公式可得:v = λΔf / 2f0cosθ,其中v为空气流速,λ为超声波波长,Δf为反射回来的频率差,f0为超声波发射频率,θ为传感器与空气流方向的夹角。

因此,可以通过测量反射回来的频率差和传感器与空气流方向的夹角来计算空气流速。

2. 风向测量原理超声波传感器通常采用三个或四个发射器和接收器组成一个阵列,分别位于传感器的前、后、左、右四个方向上。

当空气流经传感器时,会对不同方向上的超声波产生多普勒效应,并且不同方向上的多普勒效应具有不同的相位差。

通过测量相位差可以确定空气流经传感器时的风向。

四、误差分析1. 温度和湿度对测量结果产生影响。

由于超声波在不同温度和湿度下的速度不同,因此需要对测量结果进行修正。

2. 流场扰动会影响超声波的传播路径和相位差,从而引起误差。

因此需要在安装位置选择上避免大气层中较强的湍流区域。

3. 超声波传感器本身存在误差,需要进行校准和修正。

五、应用超声波测风速和风向广泛应用于气象、环保、能源等领域。

在气象领域,可以用于天气预报、航空气象等方面;在环保领域,可以用于监测大气污染物的扩散情况;在能源领域,可以用于风力发电机组的控制和运行管理。

六、结论超声波测风速和风向是一种非接触式、高精度、实时性强的测量方法,具有广泛的应用前景。

三维超声波风速风向测试技术研究

三维超声波风速风向测试技术研究

三维超声波风速风向测试技术研究
随着气象学的发展和人们对天气预报的需求日益增长,测量风速和风向的准确性变得越来越重要。

在过去,常用的方法包括使用风筒、风压计和风向标等传统设备来测量风的参数。

然而,这些方法存在一些局限性,如测量范围狭窄、受环境影响大等问题。

近年来,三维超声波风速风向测试技术逐渐崭露头角,成为一种新的测风方法。

该技术利用超声波的特性,通过测量超声波在空气中的传播时间和速度,从而得到风速和风向的信息。

相较于传统方法,三维超声波风速风向测试技术具有以下优势:首先,该技术具有更广阔的测量范围。

传统设备的测量范围较窄,通常只适用于小范围的测量,而三维超声波风速风向测试技术可以实现对大范围内的风速和风向进行测量,无论是城市还是乡村,都可以应用于测量。

其次,该技术具有更高的准确性。

传统设备在测量过程中容易受到环境因素的干扰,如建筑物、树木等。

而三维超声波风速风向测试技术不受这些因素的影响,可以实现更准确的测量结果。

此外,该技术具有更快的测量速度。

传统设备需要较长的时间来进行测量,而三维超声波风速风向测试技术可以实时测量风的参数,快速获得结果。

然而,三维超声波风速风向测试技术也存在一些挑战。

首先,该技术的设备成本较高,需要专业的仪器设备和技术人员进行操作。

其次,由于超声波在大气中传播受到一定的限制,该技术在复杂环境下的测量可能会受到一定的影响。

综上所述,三维超声波风速风向测试技术作为一种新兴的测风方法,在气象学和天气预报领域具有广阔的应用前景。

随着技术的不断发展和完善,相信该技术将能够更好地满足人们对风速和风向测量的需求,提高天气预报的准确性。

超声波风速风向仪设计

超声波风速风向仪设计

超声波风速风向仪设计一、介绍二、超声波发射与接收超声波风速风向仪的发射与接收系统是基于超声波传感器的,它包括一个发射器和多个接收器。

发射器通过产生超声波脉冲发射向前方,而接收器则用于接收回波信号。

发射和接收器之间的距离需要保持一定的间隔,以便能够准确测量回波的时间差。

三、测量回波时间差超声波风速风向仪通过测量回波的时间差来计算风速。

当超声波发射器发射脉冲后,它会遇到空气中的颗粒,从而产生回波。

接收器接收到回波信号后,通过测量回波的时间差来计算超声波在空气中传播所需的时间。

回波时间差越小,风速越快;回波时间差越大,风速越慢。

四、计算风速和风向在得到回波时间差后,通过计算风速和风向来实现对风的测量。

风速可以通过回波时间差与超声波在空气中传播的时间之比来计算。

风向则可以通过回波的相位差来计算,相位差的大小和方向可以确定风的来向。

通过将测得的风速和风向输出到显示屏或计算机上,用户可以实时了解当前的风速和风向信息。

五、其他考虑因素除了以上的关键设计要素外,超声波风速风向仪的设计还需要考虑其他因素,如传感器的精度、工作温度范围、防水性能、电池寿命等。

传感器的精度对于测量结果的准确性至关重要,高精度的传感器可以提供更加可靠和精确的测量结果。

工作温度范围需要根据实际应用场景进行选择,以确保仪器在各种环境条件下的正常工作。

防水性能则是用于保护仪器不受外界湿度和水分的侵蚀。

电池寿命则决定了仪器的使用寿命和便携性。

总结:超声波风速风向仪是一种用于测量风速和风向的仪器,其主要原理是通过发射超声波脉冲并测量回波的时间差来计算风速。

通过设计合适的超声波发射与接收系统、准确测量回波时间差、计算风速和风向等,可以实现精确、可靠的风速和风向测量。

同时还需要考虑其他因素如传感器的精度、工作温度范围、防水性能、电池寿命等,以满足各种实际应用场景的需求。

超声波测风速和风向的原理

超声波测风速和风向的原理

超声波测风速和风向的原理超声波测风速和风向的原理1. 引言风是大自然中非常重要的自然元素之一,对气象、环境、能源等领域都有着重要的影响。

测量和监测风速和风向是非常必要的。

而超声波测风速和风向的技术成为了一种广泛应用的方法。

本文将介绍超声波测风速和风向的原理,以及这项技术的优势和限制。

2. 超声波测风速的原理超声波测风速是一种利用超声波传播和接收的原理来测量风速的方法。

其基本原理是通过发送超声波脉冲并测量超声波传播时间来计算风速。

2.1 发送超声波脉冲超声波传感器通过发射脉冲声波来测量风速。

这些脉冲声波由超声波传感器中的发射器产生,并在大气中传播。

2.2 接收被反射的声波传感器同时也是一个接收器,它能够接收到从目标物体反射回来的超声波信号。

当超声波波束遇到风时,风会导致声波传播路径的变化,从而改变传播时间。

2.3 计算风速基于超声波的传播时间以及风速引起的传播路径的变化,可以利用一些特定的算法计算出当前的风速。

通常,超声波测风速仪会采用多组传感器以增加测量的准确性。

3. 超声波测风向的原理超声波测风向则利用了超声波传播方向的变化来测量风的方向。

它和超声波测风速的原理相似,但有一些特定的改进。

3.1 发送超声波脉冲同样地,超声波测风向也需要发送超声波脉冲,这些脉冲声波由超声波传感器中的发射器产生。

3.2 接收被反射的声波超声波传感器不仅能接收到从目标物体反射回来的声波信号,还可以检测到声波传播方向的变化。

当风吹动时,声波的传播路径会发生改变,通过分析这种改变,可以确定风的方向。

3.3 计算风向利用接收到的超声波信号以及传播路径的变化,可以进行计算得出当前的风向。

与测风速类似,为了增加测量准确性,超声波测风向常常会采用多个传感器的组合。

4. 超声波测风速和风向技术的优势和限制4.1 优势- 非接触性:超声波测风速和风向不需要与风直接接触,可以远距离地进行测量,非常方便和安全。

- 高精度:通过使用多组传感器和精确的算法,超声波测风速和风向可以提供相对较高的测量精度。

大气科学uv风速计算

大气科学uv风速计算

大气科学uv风速计算大气科学中的UV风速计算是研究大气中的风速和风向的重要方法之一。

UV风速计是一种基于超声波多普勒效应原理的仪器,它可以测量大气中风速的矢量分量,即风的速度大小和风向。

UV风速计主要由发射器和接收器两部分组成,发射器发射超声波信号,接收器接收信号并进行处理计算。

UV风速计的工作原理是利用超声波在空气中的传播速度与风速的关系进行测量。

当超声波沿着风速方向传播时,传播速度会增加;当超声波逆着风速方向传播时,传播速度会减小。

通过测量超声波的传播时间差,可以计算出风速的大小。

同时,通过超声波的传播路径与传感器之间的夹角,可以确定风向。

UV风速计在大气科学研究中有着广泛的应用。

它可以用于测量地面风速和风向,以及高空风速和风向。

在天气预报中,准确测量风速和风向对于预测气象变化、判断风力等级以及预警等方面至关重要。

此外,UV风速计还可以用于气候研究、空气质量监测、风电场选址等领域。

为了确保UV风速计的测量准确性,需要考虑多种因素。

首先,仪器本身的精度和稳定性对于测量结果的可靠性至关重要。

其次,环境因素如温度、湿度、气压等也会对测量结果产生影响,需要进行相应的修正。

另外,安装位置的选择也会对测量结果产生影响,应选择避免遮挡和干扰的合适位置。

在实际应用中,UV风速计的使用方法也需要注意。

首先,应保持仪器的清洁和正常运行,避免灰尘、水汽等对仪器的影响。

其次,在测量过程中要避免强光照射和电磁干扰,以免影响测量结果的准确性。

此外,为了提高测量效果,可以采用多点测量并进行平均处理。

UV风速计的发展和应用为大气科学的研究和应用带来了很大的便利。

它可以实时、准确地测量风速和风向,为天气预报、气候研究、环境监测等提供了重要的数据支持。

随着技术的不断进步,UV风速计的精度和稳定性将进一步提高,为大气科学的研究和应用提供更加可靠的工具和方法。

UV风速计是大气科学中一种重要的风速测量仪器,它利用超声波多普勒效应原理进行测量,可以准确测量风速和风向。

基于超声波测速技术的风速传感器应用解决方案

基于超声波测速技术的风速传感器应用解决方案

基于超声波测速技术的风速传感器应用解决方案
 风是由空气流动引起的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的。

然而从科学的角度来解释则是,风常指空气的水平运动分量,包括方向和大小,即风向和风速,风向是指风吹来的方向,风速是指是指空气相对于地球某一固定地点的运动速率。

 那幺如何测量风速和风向,其实在古代很早就已经出现了测量风速和风向的仪器,先秦时期我国已有了最早的风向仪——伣(qiàn);西汉时风向器除“伣”之外,还有相风鸟到东汉至三国则改用木鸟作风向仪。

期间着名的赤壁之战中诸葛亮凭借东风火烧壁,就是因为有效的掌握了风向和风速方面的知识,从而取得了军事的重大胜利。

如何精准测风?如何增功提效?如何优化投资?这恐怕是每个风电场和厂家都在琢磨的事情。

下面工釆网小编为大家支招具体来了解一下如何测量风速和风向。

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关键词 : 超声波 ; 风速 风 向 ; 相关法 ; 相 位 法
中图分类号 : T P 2 7 4 . 5 3
文献标识码 : A
S t u d y o n t h e Al g o r i t h m o f Wi nd S pe e d a n d Di r e c t i o n Me a s u r e me n t
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u s ua l l y us e d t o me a s u r e t he wi nd s pe e d . By c o m pa r i n g t he a dv a nt a g e s a nd d i s a dv a nt a ge s of t he t wo me t ho ds,t h i s p a pe r pr op os e s a ne w i mp r ov e d a l g or i t h m t o me as ur e t h e wi n d s pe e d, w hi c h c o m bi ne s t he c or r e l a t i on me t ho d a nd p ha s e di f f e r e n c e me a s ur e me nt me t ho d. A t l a s t we v a l i d a t e t he a l gor i t hm s up e r i o r i t y by s i mu l a t i on . Ke y wor d s: ul t r a s o ni c wa ve; wi n d s pe e d a nd di r e c t i on; c o r r e l a t i o n me t h od; p ha s e me t h od
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0 引 言
在 自然 界 中 , 风 的产 生具 有 随机 性 , 其 方 向、 速 度 和大 小具 有 随机性 并 随着 高度 的 变化 而 变 化_ 1 ] 。 尽管 风 的产生具 有 随 机性 , 我们 仍 可 根 据 风 随着 时 问变 化总结 出一 定 的 规 律 , 风 的变 化 主 要包 括季 节 的变 化和 每 日的变 化 , 从 空气 运 动 的角 度 通 常将 不 同高 度 的大气层 分 为 自由空气层 、 上 部摩擦 层 、 地 面
境界 层 3 个 区域 。理 论研 究 及 实 际 观测 表 明 , 地 面
基 于超 声 波风 速 风 向测 速 算 法研 究
帅师 师 , 王 露 , 方 鑫 , 陈 洋 , 刘 泽
( 1 . 中 国 电子 科 技 集 团公 司 第二 十六 研 究 所 , 重庆 4 0 0 0 6 0 ; 2 : 重 庆 邮 电大 学 光 电工 程 学 院 , 重庆 4 0 0 0 6 5 )
wi n d a n d t he upwi nd. I n t he s a me s ou nd pa t h,t he c o r r e l a t i o n me t hod a n d p ha s e di f f e r e nc e me a s u r e me n t me t h od a r e

要: 超 声 波 在 空 气 中传 播 时 , 顺 风与 逆 风 时会 存 在 一 个 速 度 差 。在 同等 声 程 下 , 通 常 测 量 风 速 的 方 法 是 相
关 法 和 相位 差测 量方 法 。该 文 通 过 比较 两 种 方 法 的优 缺 点 , 提 出了一种新 的改进算 法来测 风速 , 将 相 关 法 和 相 位 差算 法 结合 , 并通过仿真来验证算法优越性 。
第3 7 卷第3 期
2 0 1 5 年O 6 月





V0 1 . 3 7 No . 3
P I EZ 0EI ECTRI CS & ACOUS TOOPTI CS
J u n e 2 0 1 5
文章编号 : 1 0 0 4 — 2 4 7 4 ( 2 0 1 5 ) 0 3 — 0 4 6 8 — 0 5
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