基于STM32的超声波风速风向仪的研制

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1、国中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文基于STM32的超声波风速风向仪的研制2013年6月DesignofUltrasonicAnemometerBasedonSTM32ByGaoZhonghuaADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringInstit

2、uteofElectronicsChineseAcademyofScienceJune，2013研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：≮移中午日期：沙J多．∥．多关于学位论文使用权的说明本人完全了解中

3、国科学院电子学研究所有关保留、使用学位论文的规定，其中包括：①电子所有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②电子所可以采用影印、缩印或其他复制手段复制并保存学位论文；③电子所可允许学位论文被查阅或借阅；④电子所可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤电子所可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：缟忏导师签名：至促日期：沙J立．『．多日期：加，3．6。7摘要风与人们的生活息息相关，准确及时地获得风信息在工农业生产、气象监测、船舶航行、风力发电、军事作战等方面有巨大的指导意义。相对

4、于传统的机械式风速仪，超声波风速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，且原则上启动风速为0，没有测量上限，是理想的测量风速风向的仪器，具有广泛的应用前景。本文基于时差法风速风向测量原理，对超声波风速风向仪开展了研究。针对传统包络检波法测量渡越时间对处理器过分依赖的缺陷，立足于提高信号峰值辨别度，提出了一种新型的包络峰值检测方法，并通过峰值采样点确定了渡越时间，简化了算法，可采用单片微控制器实现。本文采用STM32F407作为核心处理器，设汁并搭建了系统的硬件平台，以I

5、AREWARM为开发环境设计了系统程序，实现了风速风向计算处理及实时显示等功能，从而形成了一个完成的测量系统。在搭建的简易风洞实验平台上对风速风向仪在0～7．5m／s的风速下进行了实际测试。测试结果表明，本文设计的超声波风速风向仪在沿探头方向具有较高的测量精度，且沿不同探头方向的测量结果具有较好的一致性。在总参大气所标准风洞的测试结果表明，风向测量误差在±2。内，风速测量在低风条件下精度较高，在大风和非探头方向时风速测量值偏小，系统测量误差较大，需要进一步优化改进。关键词：STM32，超声波，时差法，风速风向测量基于STM32的

6、超声波风速风向仪的研制Abs仃actAbstractWindiscloselylinkedwithpeople’Slife，itisofgreatguidingsignificancetomeasurewindvectortimelyforagriculturalandindustrialproduction，weathermonitoring，navigation，windpower,militaryetc．Compared、viththetraditionalmechanicalanemometer,ultrasonican

7、emometerhasnorotatingparts，anditsstartingvelocityiszero，whichissuitableforharshweatherconditions．Ultrasonicanemometerisidealinstrumentformeasuringwindvelocityanddirection，andithaswideapplicationprospect．Thisthesisresearchesultrasonicanemometerbasedontime—differenceme

8、thod．Consideringthedefectthatthetraditionalenvelopedemodulationmethodexcessivelydependsontheperformanceofprocessor,thisthesispresen