高精度超声波测风仪的设计 被引量：18

1

作者 曹长宏 蒋立辉 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第2期87-89,92,共4页

设计了一种能用于低空风速风向测量的新型超声波测风仪。给出了超声波测风的基本原理,并对系统采用的互相关时延估计算法进行了分析,详细描述了超声波测风仪的系统结构和时序控制。实验证明:该系统可以精确测量风速与风向,并具有频响快... 设计了一种能用于低空风速风向测量的新型超声波测风仪。给出了超声波测风的基本原理,并对系统采用的互相关时延估计算法进行了分析,详细描述了超声波测风仪的系统结构和时序控制。实验证明:该系统可以精确测量风速与风向,并具有频响快、工作可靠等特点,可以用于机场区域低空风场情况的实时监测。 展开更多

关键词 超声波测风 互相关检测 超声波传感器

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基于ARM的超声波风速测量系统 被引量：17

2

作者 金晶 唐慧强 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第6期101-102,106,共3页

介绍了超声波时差法风速测量的基本原理,以及基于ARM微控制器的风速测量系统的实现方法。给出了以LPC2131芯片为核心的硬件设计的总体框图。详细地阐述了放大滤波电路、外围接口电路的设计,以及超声波风速测量系统的软件设计。系统具有... 介绍了超声波时差法风速测量的基本原理,以及基于ARM微控制器的风速测量系统的实现方法。给出了以LPC2131芯片为核心的硬件设计的总体框图。详细地阐述了放大滤波电路、外围接口电路的设计,以及超声波风速测量系统的软件设计。系统具有结构简单、精度高、功耗低和扩展方便等特点。 展开更多

关键词 ARM微控制器 超声波 时差法 风速测量

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基于二次相关的超声波风速风向测量方法 被引量：7

3

作者 单泽彪 于渤力 +1 位作者 徐再祥 刘小松 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期322-329,共8页

为解决超声波测风仪存在的抑制噪声能力不足、受环境温湿度等影响导致稳定性差等问题,提出一种基于二次相关算法的三阵元超声波测风方法。首先结合超声波测风原理设计了一种三阵元测风结构,该结构包含3个收发一体式超声波换能器;其次依... 为解决超声波测风仪存在的抑制噪声能力不足、受环境温湿度等影响导致稳定性差等问题,提出一种基于二次相关算法的三阵元超声波测风方法。首先结合超声波测风原理设计了一种三阵元测风结构,该结构包含3个收发一体式超声波换能器;其次依据该系统结构给出一种基于二次相关的超声波传播时间测量方法,利用二次相关算法对噪声抑制更强的性能可有效提高风速风向测量的精度,并从理论上说明了所提测风方法不受超声波本身传播速度即环境温湿度对其的影响。最后通过模拟仿真实验和搭建的实际测量系统对所提方法进行了有效性验证。在实际测量中风速风向角的最大测量误差分别为2.0%和2.1°,基本达到了超声波风速风向测量的精度要求。 展开更多

关键词 风速风向测量 超声波测风 二次相关 时延估计

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超声波传感技术的矿用多通道智能风速风向仪 被引量：8

4

作者 邹云龙 徐雪战 《传感器与微系统》 CSCD 2017年第6期108-111,共4页

针对国内矿井现阶段测风仪器产品测量精准度易受井下潮湿、多尘等复杂条件的影响,提出了一种矿用智能多通道风速风向仪。软件采用多平台分模块设计,利用多段拟合进行测量参数误差修正,将超声波传感器、干湿温度传感器、压力传感器、信... 针对国内矿井现阶段测风仪器产品测量精准度易受井下潮湿、多尘等复杂条件的影响,提出了一种矿用智能多通道风速风向仪。软件采用多平台分模块设计,利用多段拟合进行测量参数误差修正,将超声波传感器、干湿温度传感器、压力传感器、信号转换电路等集成在风速风向仪手持终端上,实现了风速、风向等待测环境参数的多通道快速精准测量与参数自主校准。通过在测试环境下与传统机械风表的对比测试,结果表明:平均测试误差仅为2.47%,测风效果与稳定性明显高于传统机械风表。 展开更多

关键词 超声波 风速风向 风速测量 多通道 校准方法

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煤矿用超声波式风速风向传感器设计 被引量：7

5

作者 刘丽丽 《工矿自动化》 北大核心 2014年第9期103-106,共4页

为了监测煤矿瓦斯突出事故导致的瓦斯逆流情况,应用超声波时差法原理设计了煤矿用超声波式风速风向传感器。该传感器利用超声波发射、接收的时差与风速、风向的关系,经过运算得到被测风向和风速。测试结果表明,该传感器稳定性强,测量精... 为了监测煤矿瓦斯突出事故导致的瓦斯逆流情况,应用超声波时差法原理设计了煤矿用超声波式风速风向传感器。该传感器利用超声波发射、接收的时差与风速、风向的关系,经过运算得到被测风向和风速。测试结果表明,该传感器稳定性强,测量精度高,风速测量范围为0.4~15m/s,误差不超过0.3m/s,风向测量范围为0~360°,误差不超过3°。 展开更多

关键词 超声波传感器 风速测量 风向测量 时差法

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基于超声波的风速风向测量仪设计 被引量：5

6

作者 马欣 赵继超 《现代制造技术与装备》 2021年第4期96-98,共3页

针对机械式风速风向计测量精度低、使用寿命短以及维护成本高等问题,设计了一种基于超声波测速原理的风速风向测量仪。超声测风是超声波检测技术在气体介质中的一种应用,利用超声波在空气中传播速度受空气流动的影响来测量风速。相比于... 针对机械式风速风向计测量精度低、使用寿命短以及维护成本高等问题,设计了一种基于超声波测速原理的风速风向测量仪。超声测风是超声波检测技术在气体介质中的一种应用,利用超声波在空气中传播速度受空气流动的影响来测量风速。相比于传统机械式风速风向计,超声波风速风向计具有测量精准、使用寿命长以及维护成本低等优点。针对使用条件为室外或海洋等极端情况,设计了无线数据传输、本地数据保存以及太阳能充电等功能,极大地减少了测量人员的工作量,节省了测量时间。 展开更多

关键词 超声波 风速测量 风向测量 超声测速 测量仪 无线通信

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互射式三阵元超声波传感器的二次相关测风方法 被引量：4

7

作者 单泽彪 解晓冉 +1 位作者 刘小松 韩明轩 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2428-2436,共9页

针对现有的超声波测风仪测量精度不高、受环境温湿度及阴影效应等因素影响较大等问题,提出了一种基于二次相关的互射式三阵元超声波测风方法.所提方法采用三阵元互射式阵列结构并结合二次相关的时延估计算法进行超声波传播时间测量,进... 针对现有的超声波测风仪测量精度不高、受环境温湿度及阴影效应等因素影响较大等问题,提出了一种基于二次相关的互射式三阵元超声波测风方法.所提方法采用三阵元互射式阵列结构并结合二次相关的时延估计算法进行超声波传播时间测量,进而根据超声波传播时间与风速风向的关系得到风速风向值.所提方法具有较强的噪声抑制能力,而且可减小阴影效应及消除温湿度对风速风向测量的影响.通过模拟仿真实验以及搭建的互射式三阵元超声波测风系统对所提方法进行了有效性验证和实测数据验证.实验结果表明,与正交对射式测量方法、阵列式测风方法以及基于一次相关的互射式三阵元测风方法相比,所提方法具有更高的测风精度.在实测实验中风速测量的相对误差为2.38%、风向测量的误差为2.3°,基本达到了超声波测风的技术要求. 展开更多

关键词 风速风向测量 超声波测风 互射式三阵元 二次相关 阴影效应

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矿用对射式风速风向传感器设计

8

作者 安赛 赵忠辉 +2 位作者 张浪 李伟 彭然 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第4期50-54,共5页

针对目前风速传感器启动风速高、设计方案复杂、无法准确测量巷道整个断面平均风速的问题,基于超声波对射式测风原理,设计了以STM32为核心的矿用对射式风速风向传感器,介绍了传感器总体结构、收发电路设计、滤波算法及软件流程。该传感... 针对目前风速传感器启动风速高、设计方案复杂、无法准确测量巷道整个断面平均风速的问题,基于超声波对射式测风原理,设计了以STM32为核心的矿用对射式风速风向传感器,介绍了传感器总体结构、收发电路设计、滤波算法及软件流程。该传感器改变了以点带面的测风方式,通过大距离(5~12 m)超声测风技术测量巷道中线风速,以该风速代表整个巷道的平均风速,提高了巷道风速测量的准确性和实时性。依据设计方案研发了测试样机,在环形风洞中的测试结果表明,该传感器测量值与风速标准值在0.1~15 m/s内具有较好的一致性,测量误差小于0.1 m/s,能够满足智能化矿井对巷道风速测量精度的要求。 展开更多

关键词 智能化通风 风速风向传感器 巷道断面风速 超声波测风 对射式测风 巷道中线风速

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基于LMS自适应时延估计和FPGA的超声波测风系统研究 被引量：6

9

作者 张延成 李志刚 《应用声学》 CSCD 北大核心 2013年第1期51-56,共6页

利用超声波传感器进行风速测量时,温度对超声波传播有很大影响,时延估计对超声波测风系统的精度起到很大的作用。本超声波测风系统为避免温度对风速测量中的影响,采用了基于时差法的测量原理,为了提高时延估计值的精度,提出了基于最小均... 利用超声波传感器进行风速测量时,温度对超声波传播有很大影响,时延估计对超声波测风系统的精度起到很大的作用。本超声波测风系统为避免温度对风速测量中的影响,采用了基于时差法的测量原理,为了提高时延估计值的精度,提出了基于最小均方(LMS)自适应时延估计的测量方法,研制了以单片机Atmega128和现场可编程门阵列(FPGA)为核心的硬件系统。仿真和实际测试的结果表明,该超声波测风系统的时延估计值精确度较高,具有很高的应用价值。 展开更多

关键词 超声波传感器 自适应时延估计 测风速 FPGA

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超声波风速风向测量装置的设计 被引量：5

10

作者 张广斌 王斌斌 +1 位作者 陈玉林 张超 《电子设计工程》 2013年第17期74-76,79,共4页

介绍了基于时差法超声波风速测量的基本原理以及以MSP430微控制器为核心的风速测量系统的实现方法。详细说明了测量装置的硬件设计、外围接口电路设计及软件设计。

关键词 MSP430 超声波 时差法 风速风向测量

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超声波测风系统的设计及低速风洞试验分析

11

作者 蔡震坤 陈禹 《科学技术创新》 2024年第15期215-218,共4页

本文主要探究了超声波测风系统的软硬件设计内容,并通过风洞标定试验对本系统的应用效果进行了验证。该系统的主控单元采用低功耗、高性能的MSP430F5528单片机,使用TDC1000收发一体超声波换能器,获取顺风和逆风下超声波信号的飞行时间,... 本文主要探究了超声波测风系统的软硬件设计内容,并通过风洞标定试验对本系统的应用效果进行了验证。该系统的主控单元采用低功耗、高性能的MSP430F5528单片机,使用TDC1000收发一体超声波换能器,获取顺风和逆风下超声波信号的飞行时间,并通过时差法求得风速。试验结果表明,本系统的风速测量结果与风洞实际风速十分接近,误差在0.04 m/s~0.08 m/s,超声波测风精度较高,达到了设计预期。 展开更多

关键词 超声波测风 微处理器 超声波换能器 风洞试验

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基于二次相关的双阵元接收阵列超声波风矢量测量 被引量：3

12

作者 单泽彪 韩明轩 +1 位作者 谢世娟 刘小松 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第8期113-119,共7页

针对在低信噪比条件下超声波风速风向测量精度低的问题,提出一种基于二次相关法的双阵元接收阵列超声波风速风向测量方法。首先采用由一个超声波发射传感器和两个接收传感器组成的阵列结构,其次在该系统结构基础上给出一种基于二次相关... 针对在低信噪比条件下超声波风速风向测量精度低的问题,提出一种基于二次相关法的双阵元接收阵列超声波风速风向测量方法。首先采用由一个超声波发射传感器和两个接收传感器组成的阵列结构,其次在该系统结构基础上给出一种基于二次相关的超声波传播时间测量方法,利用二次相关算法对噪声抑制更强的性能可有效提高风速风向测量的精度。最后通过模拟仿真实验对所提测风方法进行有效性验证,并通过双阵元测风系统进行了实测数据验证。实验结果表明,基于二次相关算法的双阵元接收阵列超声波传感器风速风向测量方法具有较强的噪声抑制能力,在实测环境下风速风向最大测量误差分别为0.24 m/s和2.4°,基本达到了超声波测风仪的设计要求。 展开更多

关键词 超声波测风 风速风向测量 二次相关 双阵元阵列结构

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风洞超声波风速风向三维测量装置设计与实现 被引量：3

13

作者 褚卫华 顾正华 《自动化与仪器仪表》 2023年第1期36-41,47,共7页

超声波在顺逆风中传播速度不同,在距离一定的条件下,风在顺逆向传播存在时差,将超声波传感器按一定阵列布置,基于空间向量分析算法可以设计一种超声波三维风速风向测量装置。详细介绍了风速风向三维测量装置正三棱锥体传感器布置方案,... 超声波在顺逆风中传播速度不同,在距离一定的条件下,风在顺逆向传播存在时差,将超声波传感器按一定阵列布置,基于空间向量分析算法可以设计一种超声波三维风速风向测量装置。详细介绍了风速风向三维测量装置正三棱锥体传感器布置方案,阐述了硬件电路的总体框架图和各外围接口电路的设计,说明了超声波风速风向测量装置算法软件编程实现和计算控制流程。通过对装置主要功能模块的测试和实际风洞试验证明,超声波三维风速风向测量装置能够实时测量风速的大小和方向,满足风洞试验测试要求。 展开更多

关键词 时差法 超声波风速仪 风速测量 风速 风向

原文传递

GMX500微型气象站在真风测量的应用 被引量：3

14

作者 孟宪罗 《计量与测试技术》 2020年第12期59-61,共3页

真风的测量广泛出现在航空、航海、气象等领域,GMX500微型气象站集多种气象要素观测功能于一体,且具备罗盘定向及GPS定位功能,为走航场景中的真风测量提供了一种简易的实现方式。文中简要介绍了该设备的超声波测风原理并给出了真风计算... 真风的测量广泛出现在航空、航海、气象等领域,GMX500微型气象站集多种气象要素观测功能于一体,且具备罗盘定向及GPS定位功能,为走航场景中的真风测量提供了一种简易的实现方式。文中简要介绍了该设备的超声波测风原理并给出了真风计算方法。 展开更多

关键词 GMX500 微型气象站 超声波 测风 真风

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大跨距巷道断面风速超声波测量系统 被引量：1

15

作者 李涛 樊荣 +2 位作者 于庆 但强 罗前刚 《自动化与仪器仪表》 2023年第8期34-36,43,共4页

针对巷道断面平均风速测量误差大、适应性差、缺乏实时在线测量手段问题,结合巷道断面特点,基于超声波在介质中顺、逆流传播时会产生时间差的特性,采用发射频率自动跟踪修正技术、高压脉冲驱动技术实现高能量超声波发射与远距离渡越;采... 针对巷道断面平均风速测量误差大、适应性差、缺乏实时在线测量手段问题,结合巷道断面特点,基于超声波在介质中顺、逆流传播时会产生时间差的特性,采用发射频率自动跟踪修正技术、高压脉冲驱动技术实现高能量超声波发射与远距离渡越;采用程控滤波放大技术、峰值保持技术实现接收信号的高质量处理;采用AD高速采样时间定位技术、浮动门限阈值时差测量技术、电路时延自主测量技术实现超声波渡越时间的精准测量,最终实现巷道断面线平均风速测量。测量系统经气体流量标准装置实流测试,测量精度满足并超越相关标准要求,与当前巷道断面风速测量技术手段相比,本系统具有线平均风速一次性测量、准确度高、适应性强、实时在线监测等优点。 展开更多

关键词 巷道断面风速 超声波测风 矿井通风 线平均风速 超声波渡越时差

原文传递

超声波测风系统中自适应时延估计算法的研究 被引量：3

16

作者 蒋立辉 许跃 刘向明 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第1期44-46,49,共4页

在时差法超声波测风系统中,风速的测量精度受到时间延迟估计精度、两超声波传感器的距离精度等的影响。在后者一定的情况下,测风精度对时延估计精度提出了更高的要求。对此,采用了一种基于权值检测的最小均方误差(LMS)自适应时延估计算... 在时差法超声波测风系统中,风速的测量精度受到时间延迟估计精度、两超声波传感器的距离精度等的影响。在后者一定的情况下,测风精度对时延估计精度提出了更高的要求。对此,采用了一种基于权值检测的最小均方误差(LMS)自适应时延估计算法,从而实现了高精度时延估计。计算机仿真与实际测试表明:该算法的估计精度满足了所研制的超声波测风系统的设计要求,能够用于机场区域低空风场情况的监测。 展开更多

关键词 超声波测风 时延估计 自适应算法

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基于ARM和CPLD的无线风速仪设计 被引量：3

17

作者 陆健 张自嘉 《电子器件》 CAS 北大核心 2014年第6期1130-1135,共6页

分析了在平面三角形阵列中利用超声波时差法测量风速风向的基本原理,设计了基于ARM和CPLD微处理器的无线风速仪。给出了以LPC1768和EPM240T100C5芯片为核心的超声波无线风速仪的设计实现方法。重点阐述了超声波驱动电路、信号调理电路... 分析了在平面三角形阵列中利用超声波时差法测量风速风向的基本原理,设计了基于ARM和CPLD微处理器的无线风速仪。给出了以LPC1768和EPM240T100C5芯片为核心的超声波无线风速仪的设计实现方法。重点阐述了超声波驱动电路、信号调理电路、无线收发模块以及系统软件的设计。实验结果表明,该系统可以精确测量风速与风向,且工作可靠稳定。 展开更多

关键词 超声波测风 时差法 ZIGBEE LPC1768 EPM240T100C5

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基于时差法的三维超声波测风传感器设计 被引量：3

18

作者 文桂伏 郭子靖 沈洪奇 《机械工程师》 2021年第12期27-29,共3页

设计了基于TDC-GP22时间数字转换器及STM32G071KBT6型微控制器的高精度三维超声波测风系统,完成了超声波换能器激发和回波信号调理、多路信号切换、电源转换、TDC-GP22接口、通信接口等硬件电路设计,并在此基础上开发了测风系统的软件... 设计了基于TDC-GP22时间数字转换器及STM32G071KBT6型微控制器的高精度三维超声波测风系统,完成了超声波换能器激发和回波信号调理、多路信号切换、电源转换、TDC-GP22接口、通信接口等硬件电路设计,并在此基础上开发了测风系统的软件。搭建了传感器测试的小型风洞,标定和测试实验结果表明,该三维超声波风速仪克服了机械式测风装置存在磨损、寿命短、有启动风速的缺陷,具有较高的风速风向测量精度,风速绝对误差小于±0.2 m/s,风向误差小于±2°,达到同类产品水平,可以满足工程应用。 展开更多

关键词 超声波 TDC-GP22 STM32 风速测量 模块化

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多反射式超声波测风模型及算法研究 被引量：1

19

作者 李浩琪 行鸿彦 +1 位作者 王水璋 侯天浩 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第9期110-118,共9页

针对当前超声波测风阵列体积大传输路径短,测量精度低的问题,设计了4个收发一体的超声波换能器,按方形排列,探头垂直朝下放置,超声波信号通过在测风区域之间多次反射完成测风,相比于一次反射超声波测风阵列体积缩小20%。基于所建模型,... 针对当前超声波测风阵列体积大传输路径短,测量精度低的问题,设计了4个收发一体的超声波换能器,按方形排列,探头垂直朝下放置,超声波信号通过在测风区域之间多次反射完成测风,相比于一次反射超声波测风阵列体积缩小20%。基于所建模型,提出自适应测风算法以减弱阴影效应对测风精度的影响。利用SpaceClaim Design Modeler软件建立了测风阵列以及风洞模型,通过Fluent Meshing进行网格划分,使用Fluent软件改变模拟风洞内的风速和风向,验证了所设计的小型超声波测风阵列和自适应权重测风算法在减弱阴影效应提高测量精度的优越性。实验结果表明,自适应权重测风算法相比于传统测风算法的测速精度提高了12.44%,测角精度提高了10.40%。 展开更多

关键词 Fluent仿真 阴影效应 超声波测风 自适应权重

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基于ARM-Linux和CPLD的移动式风速仪设计 被引量：2

20

作者 毛晓辉 汪慧兰 陆健 《电子技术应用》 北大核心 2014年第8期27-30,共4页

分析了利用超声波时差法测量风速风向的基本原理,设计了基于ARM-Linux和CPLD微处理器的移动式风速仪。给出了以S3C6410和EPM570T100C5为处理核心的超声波风速仪的设计实现方法。重点阐述了超声波驱动电路、信号调理电路、Linux移植以及... 分析了利用超声波时差法测量风速风向的基本原理,设计了基于ARM-Linux和CPLD微处理器的移动式风速仪。给出了以S3C6410和EPM570T100C5为处理核心的超声波风速仪的设计实现方法。重点阐述了超声波驱动电路、信号调理电路、Linux移植以及系统软件的设计。测试结果表明,该系统可以实现对风的精确测量,且工作稳定可靠。 展开更多

关键词 超声波测风 时差法 ARM—Linux 复杂可编程逻辑器件

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