压电超声共振式风传感器风场闭环解算策略研究

为了能够在复杂环境下实现风速风向的高精度和高稳定性测量，在基于声学共振原理的风传感器系统的基础上，采用闭环控制扫描技术改进了系统的性能指标。采用声学共振的方式，同时对换能器产生的信号进行频率调制和强度调制，实现对超声换能器的线型扫描。频率调制解决了在不同压力、温度等环境因素影响下导致的共振频移的问题，强度调制解决了换能器性能随时间衰减问题，极大地提高了信噪比。实验结果表明，采用闭环控制的方法可以准确测量风速风向。风速测量范围0～50 m/s,风速测量精度为±0.5 m/s(≤15m/s)/±5%(>15 m/s且<35 m/s)/±9%(>35 m/s)。改进后的系统在复杂环境下受环境变化影响小、精度高、稳定性好、抗干扰能力强。

Study on Closed-Loop Solving Strategy of Piezoelectric Ultrasonic Resonant Wind Sensor