论文摘要
风速的测量是空气动力学及相关学科研究的基础之一。当前使用的风速仪种类繁多,工作原理和性能也都不相同。风速与温度的相关性比较强,温度是特别难以精确测量的量,超声波时差法可以消除空气中温度的影响。本文以设计和实现一种利用超声波时差法测量风速风向的测量系统为目标,对硬件电路设计、超声波回波数据采集、时差提取方法等内容进行研究。超声波风速风向仪硬件电路主要包括三个部分:主控模块、发射驱动模块、回波调理模块。主控模块采用DSP+FPGA架构,DSP负责时差提取、测量控制、与上位机通信等,FPGA配合DSP控制方波激励、通道选择、采集控制和数据存储等,并用12位高精度ADC做数字采集。发射驱动模块将方波信号通过通道切换芯片选通后,升压至300Vpp,激励换能器发射超声波信号。回波调理模块应用电荷放大器将换能器电荷信号转变为微弱电压信号,程控放大器将其放大用于数字采集。设计合理适用的仪器结构,可以根据实际需要调节传感器距离。根据结构建立风速风向解算的数学模型。设计时差提取算法,根据回波信号性质提出一种基于可变阈值过零点检测的回波到时算法。详细设计测量系统主程序和与上位机的通信协议。本文还分析了超声波风速风向仪的误差来源,依据误差的不同分类设计不同的误差校正算法。结合结构加工和安装误差,推导矩阵拟合校正算法。本文研制了基于时差法的超声波风速风向仪样机,搭建测量实验平台。利用仪器对风速风向测量进行了实验研究,分别在实验室和风洞进行了测量,和TSI热线仪进行对比试验。实验结果表明:超声波样机在低风速情况下,测量准确度较高,风速测量精度为0.1m/s,分辨率为0.01m/s,风向测量精度为1°;与TSI热线仪对比发现测量结果平均值相同,但是标准差比较大。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 黄吉葵
导师: 张伟
关键词: 超声波风速风向仪,时差法,数字采集,时差提取算法,误差校正
来源: 电子科技大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 物理学,气象学,工业通用技术及设备,仪器仪表工业
单位: 电子科技大学
分类号: TB559;TH765.4
总页数: 88
文件大小: 3675K
下载量: 222
相关论文文献
- [1].材料晶粒度差异对衍射时差法超声检测的影响[J]. 锅炉制造 2020(05)
- [2].衍射时差法检测表面盲区的不同算法[J]. 中国特种设备安全 2012(08)
- [3].时差法超声波流量计中时间间隔测量及误差分析[J]. 宁波大学学报(理工版) 2012(04)
- [4].超声波流量计中相关时差法的应用[J]. 仪表技术与传感器 2011(12)
- [5].基于最快衍射波时差法的实时定量化疲劳裂纹监测(英文)[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2012(11)
- [6].采用直接时差法的无线超声波风速风向仪设计[J]. 单片机与嵌入式系统应用 2011(12)
- [7].超声波时差法检测技术在煤矿风速测量中的应用[J]. 矿业安全与环保 2018(03)
- [8].基于超声波时差法的非接触式流量传感器[J]. 自动化应用 2014(07)
- [9].超声波时差法测验技术在东台市堤东灌区水资源监测中的应用[J]. 江苏水利 2019(06)
- [10].超声波气体流量计的时差法检测与数值分析[J]. 物理实验 2018(03)
- [11].NB/T47013.10-2010衍射时差法超声检测中几个问题的思考[J]. 中国特种设备安全 2012(07)
- [12].农业经营巧用“差”[J]. 农家顾问 2009(12)
- [13].基于FPGA的时差法超声波流量计的设计[J]. 传感器与微系统 2009(08)
- [14].基于C8051F500的超声波时差法流量测量电路设计[J]. 电子测试 2019(01)
- [15].时差法流量监测系统的建立与实践应用分析[J]. 水资源开发与管理 2018(07)
- [16].衍射时差法(TOFD)超声检测表面盲区的不同算法[J]. 无损探伤 2012(05)
- [17].声学时差法测流技术在毕浦电站尾水渠中的应用[J]. 浙江水利科技 2016(04)
- [18].多声路时差法管道流量计在满拉水电站的应用[J]. 水利信息化 2014(06)
- [19].衍射时差法(TOFD)超声检测中探头的选择[J]. 无损探伤 2012(04)
- [20].衍射时差法超声检测盲区研究[J]. 无损探伤 2013(03)
- [21].基于多声道超声时差法的煤矿主要通风机风量监测系统[J]. 煤矿安全 2016(05)
- [22].衍射时差法超声检测技术在在役设备检验中的应用[J]. 中国特种设备安全 2013(08)
- [23].衍射时差法(TOFD)超声检测中缺陷性质的初步判别[J]. 无损探伤 2012(03)
- [24].有限元仿真的衍射时差法缺陷超声检测研究[J]. 武汉工程大学学报 2020(03)
- [25].基于时差法和TDC-GP2的新型超声波液体密度计[J]. 仪表技术与传感器 2018(12)
- [26].基于LPC2138的改进时差法三维测风系统[J]. 电气时代 2016(12)
- [27].衍射时差法检测横向缺陷的分析与应用[J]. 无损探伤 2017(01)
- [28].时差法超声波流量测量技术研究现状与应用[J]. 无线互联科技 2018(16)
- [29].基于超声透射时差法的金属棒缺陷检测研究[J]. 仪器仪表学报 2016(04)
- [30].衍射时差法超声检测在压力容器中的应用[J]. 石油化工设备 2015(S1)
标签:超声波风速风向仪论文; 时差法论文; 数字采集论文; 时差提取算法论文; 误差校正论文;