超声波风速风向仪的电路设计

《超声波风速风向仪的电路设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2014焦仪表技术与传感器2014第1期InstrumentTechniqueandSensorNo．1超声波风速风向仪的电路设计高中华，赵湛，杜利东，方震，吴少华(1．中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室，北京100190；2．中国科学院大学，北京100190)摘要：超声波风速风向仪由于其精度高、反应速度快等诸多优势，具有广泛的应用。文中针对基于时差法超声风速风向检测系统对处理器配置要求高、接收信号易受干扰等特点，设计了系统的超声波收发电路、隔离电路、放大滤波电路及峰值检测电路。实验测试表明，系统稳定性好，检波信号峰值识别度高，极大地方便

2、了后续分析处理，具有一定实用参考价值，且系统具有成本优势。关键词：超声波；风速风向测量；时差法；峰值检测中图分类号：TH815文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)叭一0019—02CircuitDesignofUltrasonicAnemometerGAOZhong—hua，ZHAOZhan，DULi—dong，FANGZhen，WUShao—hua(1．StateKeyLaboratoryofTransducerTechnology，InstituteofElectronics，ChineseAcademyofSciences，

3、Beijing100190，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)Abstract：Ultrasonicanemometerhaswideapplicationwiththeadvantageofhighprecision，fastresponsespeedandSOon．U1-trasonicanemometerbasedontimedifferenceusuallyrequirefastprocessorwithhighperformance，andth

4、ereceivingsignaliseasilyinterfered．Inviewoftheabovecharacteristics，ultrasonictransmit—receivecircuit，isolationcircuit，amplificationandfiltrationcircuitandpeakdetectioncircuitaredesignedinthesystem．Theexperimentresultsshowthatthesystemhasgoodoperationstability，andthepeakofenvel

5、opesignaliswellrecognized，whichgreatlyfacilitatesthesubsequentanalyses，anditisvaluableinpractice．Be—sides，thesystemhascosteffectiveadvantages．Keywords：ultrasonic；windvelocityanddirectiondetection；timedifference；peakdetection0引言号中脉冲干扰的影响，具有良好的稳定性。风与人们的生活息息相关，准确及时地获得风信息在农作1超声波风速

6、风向仪测量原理物耕作、工业风道检测、气象监测、船舶航行、风力发电等方面超声波在空气中传播的时候，会和风向上的气流速度叠有巨大的指导意义。相对于传统的机械式风速仪，超声波风速加，若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快；反之，风向仪采用固态设计，没有旋转部件，不存在因磨损产生的故它的速度会变慢，因而可以通过风速分量对超声脉冲在固定路障和测量误差，非常适合在恶劣的天气条件下使用，且原则上径上两个相反方向的输送时间差进行风速测量。文中采用基启动风速为0，没有测量上限，是理想的测量风速风向的仪于直接时差法的超声波风速风向测量，其具有风速测量与温度器⋯，

7、具有广泛的应用前景。无关、无需温度补偿等优点，是目前使用较广泛的超声波测量目前在国内科研单位的超声测风研究工作中，主要采用谐风速的方法。振频率为40kHz和200kHz左右的超声换能器。其中，利用如图1所示，设两个超声头的间距为d，无风时超声波的传40kHz超声换能器制作的系统精度较低，往往通过采用高主频播速度为C，风速为，超声波在顺风和逆风下的传输时间分别的ARM、DSP等处理器和增大探头间距来提高测量精度，这必为tl2和t2l，则然导致仪器结构较大，外形笨重I3J。而采用更高中心频率的超声换能器意味着对处理器更高的硬件配置要求，这无疑增加了系统

8、的成本。文中从降低系统成本并简化信号处理算法出发，对超声风速风向系统前端电路进行了设计。其中驱动端选用ICCL7667和脉