仪器仪表学报

作者：单泽彪，刘小松，鲁胜麟，史红伟

单位：单泽彪,1. 长春理工大学电子信息工程学院,2. 长春气象仪器研究所,3. 吉林大学通信工程学院,,刘小松,1. 长春理工大学电子信息工程学院,,鲁胜麟,1. 长春理工大学电子信息工程学院,,史红伟,1. 长春理工大学电子信息工程学院,

关键词：风矢量测量;超声波传感器;双阵元;相关检测;时延估计

基金：国家自然科学基金( 61571462)、吉林省教育厅科学技术项目( JJKH20190590KJ,JJKH20190591KJ)、长春理工大学青年科学基金(XQNJJ- 2017-12)项目资助

针对当前超声波测风仪测量精度不高及抑制噪声干扰能力不强的问题,提出了一种双阵元超声波接收阵列结构及基于该结构的风矢量测量方法。首先,设计了一种基于超声波测风原理的风速风向测量系统结构,该结构中包含一个超声波发射阵元和两个超声波接收阵元;然后,依据该系统结构给出了一种基于相关方法的超声波时延估计算法,根据超声波传输时间与风矢量之间的关系可直接获得风速风向值。最后,通过仿真实验对所提方法的可行性与有效性进行了验证,且通过搭建的双阵元超声波阵列测风系统对所提方法进行了实测数据验证。实验结果表明:设计的结构简单易实现,算法稳定计算复杂度低,并且具有较高的噪声抑制能力。实测环境下风速测量的最大相对误差为2.3%、风向角测量的最大测量误差为-1.5°,基本达到了风矢量测量仪的技术要求。

来源：2021年第2期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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