风速风向的移动测量系统设计

针对传统测风仪器无法直接用于移动条件下(如车载或船载时)的风速风向测量的问题,设计了一种可以在移动平台上应用的超声波风速风向测量系统。该系统使用超声波时差法测量平面内二维风向风速,同时使用霍尔传感器和电子罗盘测量基座的移动速度和方向,通过微处理器对测得的风速风向进行修正,得到实际风速和风向。系统采用ARM作为核心控制器,提高了时差的测量精度,并降低了功耗。     

一种基于C8051F330的二维风速风向传感器微系统

设计了一种利用C8051单片机的二维风速风向测试系统,通过PID控制使传感器工作在恒温差模式,可以测试风速和风向.该系统基于请求式测量,具有面积小(2 cm×2 cm),通用性强(采用5 V电压,10位二进制输出),两线制数字接口全标定输出(可直接送LCD显示或挂接到I2C总线上使用)的特点.该系统还可用于本实验室自制的温度、湿度等其他传感器的信号采集和处理,可以进行大批量生产,并广泛应用于气象测试、环境保护、军事应用等各个方面.     

基于实时互相关原理的风速风向传感器研制

介绍了国内外风速风向传感器的发展现状,列举出几种风速风向传感器应用场合。为了提高低风速的测量精度,降低现有传感器的成本,提出了基于互相关原理的风速风向传感器的原理和实现。设计了恒流源供电的风速风向传感器、信号调理电路和电压转换电路;通过dsPIC30F4011芯片的A/D模块实现数据的采集处理;通过CAN模块实现系统的远程监控。软件实现上,采用高效实时互相关算法,节省了存储空间,提高了计算效率。实验结果表明,基于互相关原理的风速风向传感器可以实时准确地测得风速风向,对小于10 m/s风速的测量有较高的测量精度。     

风洞超声波风速风向三维测量装置设计与实现

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。     

一种二维微位移平台测量系统的研究

微位移测量已经广泛应用于精密测量领域中,实现微位移测量最关键的环节在于精确的定位和精细的运动.文章设计了一种基于应变方式进行二维微位移(纳米级)测量的系统,详细阐述了该系统主要组成部分:微位移检测传感器、处理电路及相关系统软件.实验结果表明该系统可以满足二维微(纳米级)测量的要求.     

基于STM32F的超声波风速风向仪设计

为提高风电机组的发电效率及降低作业事故,针对风电机组的风速参数控制要求给出了基于STM32F系列处理器实现的超声波风速风向仪测量系统.该仪器运用超声波时差算法测量风速风向,简化了信号处理部分的硬件设计,经有效的软件滤波平滑算法并通过风洞标定后,获得较高精度和稳定性.设计的超声波风速风向仪在气象监测和风力发电机组的运行控制等应用方面具有实际使用价值.     

基于MEMS的固态风速风向传感器及其最优结构参数

基于圆柱绕流的理论分析给出圆柱体周边压强分布方程,并据此提出了一种新型的基于MEMS的固态风速风向传感器结构.建立了其内部流体流动的理论模型,并利用该模型进行数值计算得到了这种传感器的最优结构参数.分析表明,利用相互正交的MEMS风速传感器测量风向是可行的,并且具有多个通风孔结构的传感器可以有更高的精度.     

基于ARM+CPLD的高精度超声波风速仪的设计

分析了运用超声波时差法测量风速风向的基本原理,介绍了风速风向的相关算法,重点给出了基于ARM+CPLD的超声波风速风向仪原型设计。同时提出了一种处理0°(360°)附近平均风向问题的算法,结合实际运用(风力发电)给出了一种运用气压传感器进行绝对风速测量的理论模型。所设计的超声波风速风向仪对环境监测和风力发电等具有重要的参考应用价值。     

微型风速风向传感器研制

阐述了微型风速风向传感器的工作原理,结构设计及工艺研究,该传感器采用硅微机械加工技术制成微悬桥结构,将加热电阻器与感温电阻器排布在悬桥上,降低了功耗,提高了传感器灵敏度,实现低风速风场测量。     

船舶运动状态下风速风向测量补偿与数字仿真

为了研究船舶运动状态下的风速风向精确测量,设计了一种船舶风速风向动态测量及误差补偿的数字仿真系统。通过对船舶航行状态下的风速风向测量原理进行分析,建立了船舶平面运动的相对风速风向和真风风速风向的解算模型,并根据船舶空间运动的风速风向测量及其误差补偿算法,对船舶横摇、纵摇状态下的风速风向的动态测量和误差补偿进行了数字仿真。数字仿真结果表明,该方法能够消除船舶航行时的运动姿态对风速风向测量带来的影响,为船舶的操纵控制和航行安全提供了精确和可靠的风速风向数据信息。     

高精度超声波测风仪的设计

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。     

二维超声波风速风向传感器设计

风是气象预报中的一个重要的要素,准确地预报风速,对人们的生产生活都有一定的影响。二维超声风传感器是气象与工业中最重要的风速测量方式之一,在传统的超声波测风仪器的基础上,通过测量空气温湿度来进行准确的调节,补偿了雨雾等环境因素的影响,设计一种基于STM32处理器的200 kHz全天候超声测风仪,通过实验证明：该装置可以实现全天候精确测量风速风向,测量误差小。     

激光测速雷达的性能对比分析

激光测速雷达较传统大气数据系统在测量精度方面有显著的优势。为了能够在稳定流场下实现对比测试,将激光测速雷达和高精度超声波风速风向仪一同放置于风塔200 m高度进行长时间对比。以10 min、1 min、1 s、0.1 s为尺度对两者测量的真空速(风速)和侧滑角(风向)进行分析。数据表明激光测速雷达的测量精度和超声波风速风向仪(速度精度0.18 m/s、风向2°)是同级别的。     

计数式光纤Bragg光栅风速仪设计

为消除温度波动变化对风速测量带来的影响,能更有效、稳定地测量风速,设计一种计数式光纤Bragg光栅（ FBG）风速仪。风速仪采用风杯结构,在风杯转轮上设置转速凸轮,粘贴有FBG的等强度悬臂梁与转速凸轮组成计数装置。基于风杯转速与风速呈线性关系建立了传感模型,根据中心波长变化次数进行计数,从而计算出风速,实现了对风场内风速实时监测。风洞试验表明：计数式FBG风速传感器的起动风速为0.9 m/s,线性度为6%,灵敏度为0.65 r/m。     

一种电子扫描压力测量系统

为了满足风洞试验以及工业对多点、快速、高精度压力测量的要求，作者开发了ＥＳＰＭＳ－１型电子扫描压力测量系统。本文介绍了该系统的结构及特点、传感器信号的放大及选通、三点校准原理、系统软件及系统联调等。该系统特别适用于风洞、发动机等实验，也可用于各种测控系统中。     

矿用风速传感器研究

研究了一种基于热膜式工作原理的煤矿专用风速传感器,传感器除具有风速测量功能外,还具有风流的温度测量功能和风流正反方向识别功能,芯片结构采用了冗余设计的思想,增加了风速敏感膜冷贮备系统,提高了产品可靠性[1],风速传感器采用恒温式工作原理,测量范围为0.1~15m/s,具有结构可靠、动态特性好、测量精度高的特点。     

基于多级模糊神经网络的故障诊断在化工生产过程中的应用

化工生产过程一般都非常复杂，如柠檬酸蒸发。由于控制回路与测控参数很多，生产过程的故障检测与诊断问题非常困难，难以做到实时检查，得到其故障信息。所以本文提出一种基于神经网络的多级故障诊断系统。采用三级递阶模糊神经网络，降解整个系统故障诊断问题的复杂性，同时采用所有子神经网络全局并行的推理方式，具有快速处理能力，适合系统实时在线故障诊断。     

基于非线性拟合的自动气象站风向传感器校准控制研究

风向传感器是自动气象站的重要组成元件,由于其运行数据存在的噪声与缺失问题导致测量误差增加,因此设计基于非线性拟合的自动气象站风向传感器校准控制方法。分析自动气象站风向传感器的组成结构和工作原理,构建自动气象站等效模型。采用循环采集的方式获取风向传感器的实时运行数据,通过滤波、缺失补偿等步骤完成数据预处理。以数据预处理结合为基础,利用非线性拟合技术计算风向传感器误差,通过装设风向传感器校准控制器,完成风向传感器校准控制。实验结果表明,所设计方法与传统校准控制方法相比传感器的测量误差降低了0.759°,误差变化率有所下降,即证明了该方法的自动气象站风向传感器校准控制效果好。