一种超声波风速仪校正方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种超声波风速仪校正方法及装置，其中校正方法包括：计算超声波的传播速度C

【技术实现步骤摘要】
一种超声波风速仪校正方法及装置


[0001]本专利技术涉及超声波风速仪领域，特别涉及一种超声波风速仪校正方法及装置。

技术介绍

[0002]风是由空气流动引起的一种自然现象，它与人类日常活动、农业、工业等方面息息相关，包括风速和风向两个参数，它是极其重要的气象要素之一，对于风速和风向的准确把握关系到国民的日常生产，在气象、建筑、公路、民航、桥梁、农业、新能源及军事等领域都对风速和风向的测量有着广泛的应用需求。
[0003]超声波风速仪是通过检测空气流动对超声波脉冲的作用来测量风速矢量的仪表。现有的超声波风速仪通过阈值法、相关、峰值等信号处理方法得到顺流和逆流的传播时间，但是受到滤波器时延、换能器参数差异、硬件启动时间等的影响，信号处理计算得到的传播时间不等于声波实际传播时间，会导致零风速时超声波风速仪实际测量风速不为0，这使得超声波风速仪的零点值产生漂移。零点偏移将严重影响超声波风速仪的测量精度，特别是在对低风速测量时，需要对超声波风速仪进行校零。
[0004]现有的超声波风速仪进行校零，主要是在出厂前在风洞或者专门的装置中制造无风环境，根据一对收发换能器间距、环境温湿度及信号处理计算得到的时间，进行校正。
[0005]校正中使用的收发换能器间距通常是结构设计时的尺寸，但是由于生产、运输等原因实际尺寸可能出现误差，从而导致校正出现偏差，影响风速仪精度；也有在校正前使用游标卡尺测量换能器间距再重新输入到软件中进行校准，该方法操作复杂，人为测量误差较大，需要熟练使用游标卡尺。
[0006]因此现有技术的在零点校正时，一方面没有校正换能器的间距，另一方面没有验证校正环境是否为零风速，可能存在校准偏差的问题，影响后续风速仪检测的精确度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种超声波风速仪校正方法及装置，可同时校正换能器间距与系统延迟，并确保校正在无风环境中进行，提高超声波风速仪校正准确率。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种超声波风速仪校正方法，其特征在于，其包括以下校正步骤：
[0009]计算超声波在密封腔中的传播速度C
air
；
[0010]将超声波风速仪放入所述密封腔中，用位于同一维上的换能器s和换能器n收发超声波；
[0011]对换能器n至换能器s方向接收的信号进行处理，得到直达波的到达时间t_ns1和一次回波的到达时间t_ns2；
[0012]根据直达波的到达时间t_ns1和一次回波的到达时间t_ns2计算得到超声波传播时间tof
ns
和系统时延dt
ns
；
[0013]对换能器s至换能器n方向接收的信号进行处理，得到直达波的到达时间t_sn1和
一次回波的到达时间t_sn2；
[0014]根据直达波的到达时间t_sn1和一次回波的到达时间t_sn2计算得到超声波传播时间tof
sn
和系统时延dt
sn
；
[0015]分别计算换能器n至换能器s之间的间距d
ns
和换能器s至换能器n之间的间距d
sn
，并计算出两个间距之间的误差Δd，比较所述误差Δd与预设阈值thd的大小判断换能器之间的间距和密封腔状态。
[0016]作为优选，若所述误差Δd小于预设阈值thd，则换能器之间的间距为
[0017]若所述误差Δd大于预设阈值thd，则所述密封腔中仍有空气流动，需重复校正步骤。
[0018]作为优选，在计算超声波在所述密封腔中的传播速度C
air
前，开启小风扇使所述密封腔内部空间热平衡。
[0019]作为优选，根据温湿度传感器的读数和经验公式计算所述超声波在所述密封腔中的传播速度
[0020]作为优选，对换能器n至换能器s方向接收的信号进行处理时，所述超声波传播时间所述系统时延所述换能器n至换能器s之间的距离d
ns
＝tof
ns
C
air
。
[0021]作为优选，对换能器s至换能器n方向接收的信号进行处理时，所述超声波传播时间所述系统时延所述换能器s至换能器n之间的距离d
sn
＝tof
sn
C
air
。
[0022]作为优选，结束位于同一维上的一对换能器的校正后，再对其他维上的一对换能器重复所述校正步骤进行校正。
[0023]为了解决上述技术问题，本专利技术还提出了一种超声波风速仪校正装置，其特征在于，包括：罩设超声波风速仪的密封腔、安装在所述密封腔内的温湿度传感器以及安装在所述密封腔内的风扇。
[0024]作为优选，还包括多个壳罩，所述壳罩拼接形成所述密封腔，所述壳罩的拼接处开设有用于放置超声波风速仪的过孔。
[0025]作为优选，其特征在于，所述密封腔内壁粘贴有吸音棉。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0027]本专利技术的超声波风速仪校正方法及装置，根据零风速时换能器接收直达波和一次回波的到达时间，同时校正系统时延和换能器间距，避免生产、运输等原因导致换能器出现偏差，从而提高风速仪精度，并且该方法通过对比两次测量到的换能器间距，确保校正在无风环境中进行，提高校正操作的准确性。操作简单，零点校正准确率高，可广泛应用于不同产品档次不同维数的超声波风速仪内。
附图说明
[0028]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。在附图中：
[0029]图1是本专利技术一种超声波风速仪校正装置的结构示意图；
[0030]图2是本专利技术一种超声波风速仪校正方法的流程图；
[0031]图3是本专利技术中直达波与一次回波的示意图；
[0032]图4是本专利技术中接收信号的包络图；
[0033]图中所示：1、密封腔；2、温湿度传感器；3、风扇；4、壳罩；5、过孔；6、超声波风速仪。
具体实施方式
[0034]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0035]需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波风速仪校正方法，其特征在于，其包括以下校正步骤：计算超声波在密封腔中的传播速度C
air
；将超声波风速仪放入所述密封腔中，用位于同一维上的换能器s和换能器n收发超声波；对换能器n至换能器s方向接收的信号进行处理，得到直达波的到达时间t_ns1和一次回波的到达时间t_ns2；根据直达波的到达时间t_ns1和一次回波的到达时间t_ns2计算得到超声波传播时间tof
ns
和系统时延dt
ns
；对换能器s至换能器n方向接收的信号进行处理，得到直达波的到达时间t_sn1和一次回波的到达时间t_sn2；根据直达波的到达时间t_sn1和一次回波的到达时间t_sn2计算得到超声波传播时间tof
sn
和系统时延dt
sn
；分别计算换能器n至换能器s之间的间距d
ns
和换能器s至换能器n之间的间距d
sn
，并计算出两个间距之间的误差Δd，比较所述误差Δd与预设阈值thd的大小判断换能器之间的间距和密封腔状态。2.根据权利要求1所述的超声波风速仪校正方法，其特征在于，若所述误差Δd小于预设阈值thd，则换能器之间的间距为若所述误差Δd大于预设阈值thd，则所述密封腔中仍有空气流动，需重复校正步骤。3.根据权利要求1所述的超声波风速仪校正方法，其特征在于，在计算超声波在所述密封腔中的传播速度C
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志勇，陈智，于东亮，
申请(专利权)人：中科传启苏州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：