基于时差法的三维超声波风速风向仪设计与实现

admin

"各位坛友好！今天分享一篇来自《仪表技术与传感器》的最新研究成果——三维超声波风速风向仪的设计。传统机械式风速仪存在磨损问题，这款基于超声波的创新设计解决了这一痛点，特别适合恶劣环境下的精确测量。"
2. 核心亮点

• ✨ 创新设计：采用3组非正交超声波换能器阵列(120°排列，45°倾斜)
• 🎯 超高精度：风速误差<0.18m/s，风向误差<1°
• 🌪️ 三维测量：可同时测量平面风和垂直风分量
• 🔧 硬件方案：STM32F401RCT6主控+变压器升压驱动(12V→110V)
• 🛡️ 保护设计：RCD钳位电路+肖特基二极管保护接收电路
  
  

• 非正交阵列布局示意图（6个换能器，3组互成120°）
• 时差法原理公式：v = d/2*(1/t₁ - 1/t₂)
• 硬件系统框图（突出发射/接收/滤波/比较电路）
  
  

3. 实测数据展示

风速测试：
设定值  实测范围
0.5m/s → 0.51-0.59m/s
15m/s → 15.05-15.14m/s

风向测试：
设定0° → 实测0.71°（误差0.71°）
设定315° → 实测315.83°（误差0.83°）

4. 讨论点

• 与传统机械式风速仪相比，这种设计在长期稳定性方面有哪些优势？
• 45°倾斜的换能器布局相比正交布局有何优缺点？
• 在200kHz工作频率下，如何优化带通滤波器(180-220kHz)设计？
• 这种方案在风力发电场监测中的应用前景探讨
  
  

"这项研究由南京信息工程大学团队完成，为复杂环境下的风场测量提供了新思路。完整论文见《仪表技术与传感器》2024年第12期，欢迎对气象仪器或嵌入式系统感兴趣的朋友一起讨论！"



[1]叶小岭,朱虎.三维超声波风速风向仪的设计与实现[J].仪表技术与传感器,2024,(12):59-62.
声明：本文所用图片、文字均为转载，如有涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认并立即删除内容。本文内容系作者个人观点，不代表物联网123的观点或立场。
物联网专业交流群欢迎物联网行业相关的人群加入，同时群内欢迎各路社牛、大咖、前辈加入，群内除了不能发敏感内容、色情内容，以及不太建议多次发送推广内容，其他内容皆可畅聊~——交流QQ群724511126，进群的朋友请备注：姓名-单位-研究方向（无备注请恕不通过），由编辑审核后邀请入群！