恒温热线风速仪一种新型校准方法

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1、恒温热线风速仪一种新型校准方法　　摘要：恒温热线风速仪作为一种风洞流场测量元件，在湍流脉动测速任务中发挥了重要作用。对热线风速仪的校准工作进行了研究，将B样条与递推最小二乘相结合，提出了一种新型校准方法。该方法选取具有低阶光滑特性的B样条函数进行逆向建模，并采用递推最小二乘的方法估计控制参数，有效地提高了校准精度和实时性。通过对实际风洞实验的数据分析，验证了提出的该校正方法的有效性，并表明其具有样本点少、校正精度高、简单实用等显著优点。关键词：热线风速仪；校准；B样条；递推最小二乘方法中图分类号：TN710?34文献标识码：

2、A文章编号：1004?373X（2013）23?0110?03AnewcalibrationmethodofconstanttemperaturehotwireanemometerYAOHui?yuan，LIUGuo?zheng，SUNNan，DONGJun（AVICAerodynamicsResearchInstitute，Heilongjiang150001，China）Abstract：Asaflowfieldmeasuringelementsforwindtunnel，theconstanttemperatureho

3、twireanemometerplaysanimportantroleinthe5measurementofturbulentfluctuationtask.Thecalibrationofthehotwireanemometerisstudied.UsingtheB?splineandrecursiveleastsquaresasacombination，anewcalibrationmethodisproposed，whichchoosesB?splinefunctionwithlowordersmoothcharact

4、eristicsforreversemodeling，andestimatesthecontrolparametersusingthemethodofrecursiveleastsquares.Themethodeffectivelyimprovedthecalibrationaccuracyandreal?time.Throughtheanalysisofwindtunnelexperimentaldata，theeffectivenessofthecorrectionmethodisvalidated.Theexperi

5、mentshowsthatithastheadvantagesoffewersamplepoints，highercorrectionaccuracy，simpleanduseful.Keywords：hotwireanemometer；calibration；B?spline；recursiveleast?squarealgorithm0引言热线测速作为一种重要的流体测量技术，已经有100多年的研究历史，其在测量湍流脉动速度任务中发挥着巨大的作用[1]。但是，由于每个热线探针的性5能会因制造工艺和金属材料的不同而存在差异，

6、并且也会受到流体的温度、密度、速度等外界因素影响，因此在实际测量工作当中，必须对每一条热线进行事先标定，才能够获得比较准确的测量结果[2]。目前工程上比较常用的热线校准方法是多项式拟合法，但这种方法在曲线不平滑时精度低，高阶拟合效果不好，具有一定的局限性。本文针对实际的恒温热线风速仪系统，提出了一种新型热线风速仪校准方法。首先对热线风速仪系统进行了简要介绍，随后选取具有良好低阶光滑特性的B样条函数[3]建立传感器逆模型，以避免过拟合现象的出现；然后采用最小二乘的方法，估计模型的控制参数；最后通过实际风洞实验，验证本文提出方法

7、的有效性。1恒温热线风速仪系统简介本文的实验对象为IFA300恒温风速仪。该系统是一个完全集成，以热线风速仪为基础的系统，由16通道风速仪、测温热电偶、A/D转换板、数据采集和分析软件、探头（热线传感器）和探头支杆几部分组成。图1IFA300主机箱5热风速仪测速的原理是：用一个小的电加热元件接触流体，并传感热传导的变化。在恒温式热线风速仪中，流动经过敏感元件，带走热量，产生冷却效果，电路通过电流调整，使元件保持恒定的温度。这样流体流速变化与风速仪的电压变化成一定的比例关系，热线风速仪正是通过这一原理进行流场速度测量的。本系统

8、不但可以测量空气，水和其他流体的平均和脉动速度分量，还能测量湍流和当地温度[1，4]。2基于B样条递推最小二乘的校准方法热线校准时使用的设备包括校准风洞，空气压缩机和压力传感器等。热线风速仪系统的正向传递函数可表示为：[y=f（x）]（1）式中：[x]为桥电压值；[y]为速度值；[f]为非