资源描述：
《超声波风速仪》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、超声波风速仪程刚林向真气象科学研究院中国科学院声学研究所年月日收到研制了一种结构较简单而又能可靠地工作的超声波风速仪,‘已可以测定平面上任意正交方向水平,风速的分量,仪器的结构采用脉冲声程时差法设计出一套平滑平均与模拟运算电路可获得风速的模,拟电压信号输出超声脉冲重复频率为换能器谐振频率为一、引言一一一一一」一一一困口回、一超声测风与常规转杯式旋浆式测风相比它没有转动部件,具有独特的优越性不存在机⋯、、,阻塞频响快最小可测风械磨损冰冻的问题一,一口速达数厘米秒在被测风速范
2、围内输出是线性,图超声侧风原理的能够直接标定直接测出任意指定方向的风一速分量测风的同时还可兼测大气温度等。超,△了一三了、日、,三些斗,、,,一八一,声测风近年来有了迅速的发展日臻完善它不‘寸‘,仅可用于气象测量还可用于工业生产中气休‘,式一劝叭流量的测量一一一竺、二超声测风原理“一砰、图所示在方向放置一对声阵几‘’飞,,卜粤尺为发射换能器为接收换能器。,、相距为大气中声波传播速度为风速沿在大多数气象条件下才近似为仁,。,、方向分量为沿正交面
3、上分量为可汪一二的斗式就是我们基本的测,,,以导出声波同相面按正反方向从到毛风公式当测出和后通过电子线路的模、到传,,,〔‘二播的时间分别为拟运算就可得到值亦可通过模拟运算求‘,一约’’一认才出‘值空气中声速‘一,裂佬,乙,为声厂,,一不。学虚温在湿空气中兀一十。户‘,。,之、〔尸一泊了为绝对温度为水汽压力为大气压力,‘,一由于是小量简化后可得丝日日是,从和同时发出一个超声脉冲那么,、,,,,它们传播
4、到尺的时间差一与时八和、、、、参加辛项研究任务的还仃许道国关立友李秀朵孙、、、、分别为忠玉明代都王淑芳刘怀芳高秀珍等同志卷期‘值后即可换算出气温日摄氏气温于是测出发身士机另一方案是从二的式出发主控冈冈振荡器△三一犬,三兰‘宜鲤兰鱼时回孟延昙,‘。其中是声速修正系数是时的前放前放,,如果知道了,值声速此式告诉我们则由闸门脉冲△,可直接换算出‘从上面声速‘生主主旅派整形整形,如,中知道已知气温口后则可反算出声,风速因此也就得到了了当
5、然这时气温将由速值指示其他测同时由器温仪给出或为某特定恒温条件,。,‘,卜滑百」宽抑制抑制计算可知令变化相应变化对应风速匡砰均脉冲单稳单稳‘的变化仅有多由此看到,用已知温度布时宽一‘的误差也不大,方案也是可行的脉中来修正、对那些需要同时测量风速及温度声速的温度输出,、测试系统中我们可利用式来设计仪器图超声波风速仪方框图的电路方框对那些只需测风速,同时环境温度,,,到正比于时宽脉冲,△,歹的电压为已知情况可由式来设计电路方框这时△节将这两个,,在电路上省略测声速及温度的模拟运算部分电压再送人模拟运算
6、电路便得到代表风速大、,可以简化仪器的线路以减小体积和降低成本小的电压一△,以正负代表风的方向、、三仪器的基本结构四超声换能器,图给出了一个方向风速测量的电路方框为满足测风的要求换能器应有足够大的,,图类似的三个正交声阵可组成三维的测风功率容量适当的带宽和声束宽度良好的接收仪当采用式的方案时,电路中最后的温度灵敏度和信噪比,以及比较小的尺寸经试验模拟运算部分可省略我们选用节点刚性支撑压电复合棒式半波共振,由主控振荡器产生的同步脉冲信换能器在半波共振换能器的节点处支撑将不,号的前沿使超声发射机的高压发生器产生
7、一个破坏换能器的原来振动模式对作为支撑结构数微秒宽的伏正脉冲加到超声换能器的节点支撑盘作了适当的设计使其在大静压力、,,、,上激励出衰减的超声振荡的下不变形而换能元件和外壳有了最小的连接、,谐振频率为分别接收到的超声部分减小了振动的传递、、,脉冲经前放主放整形后送人声程逻辑电路图给出了换能器的结构换能器选用错,,为主控振荡器的同步触发信号前沿经延时电路钦酸铅压电阿瓷其共振频率选用,,后触发单稳电路产生一个闸门脉冲闸门的前了适当减小值使用了硬铝辐射面和黄铜质沿作为声程时宽脉冲的前沿,时
8、宽脉冲的后沿量块这样的设计增大了铝辐射面与压电陶瓷由接收机主放大器整形后的第一个超声信号的,寸面的尺寸决定了声波波面的面积比值铝澎前沿决定时宽脉
