超声波二维风速风向测量系统设计

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1、国内图书分类号：TP274．53工学硕士学位论文超声波二维风速风向测量系统设计硕士研究生：梁家恰导师：丁喜波申请学位级别：工学硕士学科、专业：检测技术与自动化装置所在单位：测控技术与通信工程学院答辩日期：2013年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TP274．53DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDesignofUltrasonic2DAnemoclinographMeasurementSystemCandidate：Super

2、visor：LiangJiayiDingXibo—AjcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：DateofOralExamination：University：DetectionTechnologyandAutomaticEquipmentMarch，2013HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《超声波二维风速风向测量系统设计》，是

3、本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：漂展船日期：弦坞年年月／日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《超声波二维风速风向测量系统设计》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈

4、尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密口，在年解密后适用授权书。不保密商(请在以上相应方框内打√)作者签名：漂蓉怡日期：y易年年月／日导师签名：了j‘旧日期：w，弓年犀月／日哈尔滨理工大学工学硕士学位论文超声波二维风速风向测量系统设计摘要风在当今科技飞速发展进步的时代，已不仅仅作为自然现象而存在，作为清洁的可再生能源，风能越来越受

5、到世界的重视。当前的超声波风速风向传感器趋向于小型化，如风电机组，要求风速测量装置体积小、能耗低、能够准确稳定地测量风能信息，因此，一套稳定、可靠的风速检测系统对于风能的高效利用至关重要。本文提出一种超声波二维风速风向测量方法和测量系统的设计方案，该方案以时差风速测量方法为基础，从时差测量方法及超声波传感器配置方法两方面进行了研究，得到了准确、低成本的测量时差信号的方法，即基于超声波传感器的相位差风速风向测量方法。通过对比实验，本文从超声波传感器的交叉、反射、三角配置形式中选出了最优配置方案，在此基础上建立了

6、相位差与风速、风向关系的数学模型。本系统通过数字电路测量同等声程下超声波脉冲顺风和逆风传播相位差，此相位差等同于顺风和逆风传播时间差，并将该相位差通过数字模拟混合电路转换为直流电压信号，再由单片机进行数据处理，经软件分析后获得风速风向信息。风速风向测量系统硬件设计包括：电源电路、传感器信号调理电路、单片机系统、红外接收电路、显示电路、串口通信电路等电路设计。软件设计主要工作有：信号分析与处理、信号输出、红外解码、信息存储等功能。本文对风速风向测量算法进行了详细分析，最终得到风速风向合成可能存在的问题的具体解决

7、方案，配合所采用的时间差测量方法，超声波二维风速风向测量系统能够风速的高稳定高精度测量，同时具有体积小，．重量轻等特点。关键词风速风向；相位差；矢量合成；红外遥控哈尔滨理工大学工学硕士学位论文DesignofUltrasonic2DAnemoclinographMeasurementSystemAbstractFortherapiddevelopmenteraofscienceandtechnologyprogressandthehumanlifetoday，windisnotonlyanaturalphen

8、omenon．Asrenewableenergy，windenergygetsmoreandmoretheattentionoftheworld．Currently,theultrasonicwindsensorslikewindturbinegeneratortendtominiaturization、andrequirethefeaturesofwindmeasurementequipmentl