二维超声波风速风向传感器设计.pdf

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1、110传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第1O期DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)10--0110--04二维超声波风速风向传感器设计张东明，曹晓钟，马尚昌(1．成都信息工程大学。四川成都610000；2．中国气象局大气探测中心，北京100000)摘要：风是气象预报中的一个重要的要素，准确地预报风速，对人们的生产生活都有一定的影响。二维超声风传感器是气象与工业中最重要的风速测量方式之一，在传统的超声波测风仪器的基础上，通

2、过测量空气温湿度来进行准确的调节，补偿了雨雾等环境因素的影响，设计一种基于STM32处理器的200kHz全天候超声测风仪，通过实验证明：该装置可以实现全天候精确测量_风速风向，测量误差小。关键词：风速；超声波传感器；STM32；温湿度补偿；200kHz测风仪中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2015)10-0110--04．1lrJ、eS●lgn0IntJW0-c1I■imenSl●0nal1uIlt·rasoni■cWaVewindspeedandwinddireoi0nsensorz

3、HANGDong．ming．CAOXiao—zhong．MAShang—chang(1．ChengduUniversityofInformationTechnology，Chengdu610000，China；2．MeteorologicalObservationCentre，ChinaMeteorologicalAdministration，Beljing100000，China)Abstract：Windspeedisanimportantfactormeteorologicalforecast，accuratef

4、orecastingofwindspeed，hascertaininfluenceonpeople’Sproductionandliving．Two—dimensionalultrasonicwindspeedsensorisonethemostimportantwayofwindspeedmeasurementinmeteorologyandindustry，onthebasisoftraditionalultrasonicwaveanemometer，accuratelyadjustbymeasuringtempe

5、ratureandhumidityofair，compensateirdluenceofenvironmentalfactorssuchasrainandfog，designa200kHzultrasonicanemometerall—weatherbasedonSTM32processor，it：isprovedthroughexperimentthatthedevicecanrealizeaccuratewindspeedandwinddirectionmeasurement，all—weathermeasurem

6、enterror：issmal1．Keywords：windspeed；ultrasonicwavesensor；STM32；temperatureandhumiditycompensation；200kHzanemometer0引言随着技术的发展，各领域对风速测量的仪器仪表的要风的测量在气象领域有重要的研究价值，在工业和科求越来越高，包括体积、速度、功耗等。基于上述要求，学领域也有着广泛的应用，准确地对风速进行测量对人类本文设计出了一种具有温湿度补偿的200kHz二维超声波的生产生活都会有一定的作用。当前测量风速的仪

7、表有很风速风向传感器。多种，如风杯风速计、热敏风速计、超声波风速计等。相比1超声波换能器较超声波测风仪的优点有：没有旋转机械部件，所以，不存超声波在介子中传播时由于声波的扩散、吸收、散射造在磨损和因结冰而冻住机械部件的问题，没有启动风速，反成能量衰减，频率越高，衰减越大。同时，超声波频率越应速度快，测量范围广，而且在风速量程范围内的输出为线高，风速测量精度越高，根据Brassier对声学噪声的试验研性，且精度高⋯。目前，超声波风速计的频率很多都是究，40-kHz左右为声学噪声能量最强的区域，500kHz以上的高频段内声

8、学噪声的能量较少，再考虑到传感器所围成40kHz或100kHz，而且这些仪表的核心微处理器基本上都的风场空间要尽可能的小。因此高精度测风的超声波传是采用8位或者l6位，能够实现风速的测量与显示，一些感器的工作频率应该选择200kHz，传感器换能器之间距离具有与上位机通信的功能，能够实时地将测量数据传递到固定20CB的欧赛龙200E