仪器仪表学报

作者：曾祥豹，袁宇鹏，廖崧琳，王 露，余 华

单位：曾祥豹,1. 重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室，2. 中国电子科技集团公司第二十六研究所,,袁宇鹏,2. 中国电子科技集团公司第二十六研究所,,廖崧琳,2. 中国电子科技集团公司第二十六研究所,,王 露,2. 中国电子科技集团公司第二十六研究所,,余 华,1. 重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室,

关键词：风速风向传感器;共振态温度补偿;风速测量

基金：国家自然科学基金面上项目( 62374022)、中央高校基本科研业务费国防专项( 2024CDJGF-035)、重庆市技术创新与应用发展重大项目(CSTB2024TIADSTX0047)、新重庆青年创新人才项目(CSTB2024NSCQ-QCXMX0096)资助

风能发电、航空航天、气象等重点行业对风速风向的高精度、高可靠检测具有迫切需求。与传统机械式、超声对射式、超声反射式风速风向传感器相比,提出的超声共振式风速风向传感解决方案具有体积小、精度高、无机械磨损的显著优势。针对复杂工况环境条件下超声共振式风速风向传感器的精度偏移难题,建立了超声共振式风速风向传感器的误差来源理论模型,开展了不同温度环境传感器测试实验,分析了相应传感器的输出性能,构建了工作环境温度与传感器共振频率点的关联关系,实现了不同环境条件下传感器基于共振点频率的温度补偿。搭建了传感器风洞试验系统,开展了不同温度条件下的传感器风洞试验,试验结果表明,提出的共振态温度补偿后的超声共振式风速风向传感器风速测量精度显著提升,补偿后在<15m/s的风速范围内风速测量精度时可达±0.3m/s、在15~50m/s风速范围内精度可到±2.3%。传感器测量精度随温度漂移显著降低,在环境温度17.1℃时测量误差降低至2.30%,环境温度29.2℃时测量误差降低至2.09%,与传统超声对射/反射式相比精度提升40%以上。综上所述,该研究为风电场风机的发电效率提升、气象领域的要素测量精度提升等重点领域提供更有效的风速风向测量支撑。

来源：2025年第1期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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