具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种具备异常自诊断的高精度超声波风速风向测量系统。其包括超声换能器组以及处理器；还包括与所述处理器适配电连接的温湿度传感器，通过温湿度传感器能获取超声换能器组所在环境的环境温度T；利用任一超声换能器对测量所在方向的风速时，处理器根据所述超声换能器对测量的风速能确定当前方向的虚拟风温T

【技术实现步骤摘要】
具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统


[0001]本专利技术涉及一种风速风向策略系统，尤其是一种具备异常自诊断的高精度超声波风速风向测量系统。

技术介绍

[0002]风速、风向测量在气象研究、风电行业中应用普遍。在户外风速和风向测量中，现有超声风速风向测量系统会存在户外雨水浸润、泥沙堵塞等情况，从而会导致超声风速风向测量系统处于异常状态。处于异常状态的超声风速风向测量系统，会导致风速风向测量的精度较差，且也难以被发现，导致维护困难等情况。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统，其能有效实现异常状态的自诊断，提高风速风向测量精度，安全可靠。
[0004]按照本专利技术提供的技术方案，所述具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统，包括用于风速风向测量的超声换能器组以及与所述超声换能器组适配连接的处理器，其中，超声换能器组包括两个超声换能器对；还包括与所述处理器适配电连接的温湿度传感器，通过温湿度传感器能获取超声换能器组所在环境的环境温度T；
[0005]利用任一超声换能器对测量所在方向的风速时，处理器根据所述超声换能器对测量的风速能确定当前方向的虚拟风温T
V
，处理器将虚拟风温T
V
与环境温度T间的温度差值与所述处理器内预设的自诊断温差阈值比较，当所述温度差值与自诊断温差阈值匹配时，处理器输出表征当前超声换能器对处于异常状态的异常状态报警信息。<br/>[0006]处理器根据一超声换能器对测量的风速能确定所述超声换能器对所在方向的虚拟风温T
V
时，则有
[0007][0008]其中，S0为在环境温度T下当前超声换能器对所在方向的无风声速。
[0009]在两个超声换能器对均正常工作时，处理器通过所述两个正常工作状态的超声换能器对测量得到当前的测量风速S；同时，利用温湿度传感器测量超声换能器组所在环境的环境温度T以及环境湿度H后，处理器利用环境温度T以及环境湿度H能对测量风速S进行修正，以得到修正风速S
′
，S
′
＝S+H*x1+ΔT*x2，其中，x1为环境湿度H的修正系数，ΔT为虚拟风温T
V
与环境温度T间的温度差值，x2为虚拟风温T
V
与环境温度T间的温度差值ΔT的修正系数。
[0010]所述两个超声换能器对的声波路径相互垂直，处理器通过放大驱动电路分别与所有超声换能器的驱动端适配连接，超声换能器还通过模拟开关电路、放大电路与处理器适配连接；
[0011]处理器通过放大驱动电路控制一超声换能器对处于测量工作状态，并通过模拟开关电路以及放大电路能采样当前超声换能器对的测量声波信号，以能根据所述测量声波信号确定当前超声换能器对所在方向的风速值。
[0012]处理器通过放大驱动电路控制一超声换能器对处于测量工作状态时，处理器向放大驱动电路加载一PWM波激励，所述PWM波激励的频率为超声换能器的工作频率，处理器向放大驱动电路加载一PWM波激励的脉冲个数不小于6个。
[0013]一超声换能器对处于工作状态时，放大驱动电路能将PWM波激励加载到一超声换能器内，则当前超声换能器对内的另一超声换能器能将接收信号传送至处理器内，处理器根据接收波形以及发射波形确定声音传播时间t，其中，
[0014][0015]其中，R
xy
(t)为互相关函数，g(n)为接收信号，f(n)为接收信号的期望响应波形。
[0016]还包括能与处理器适配连接的上位机，处理器能将异常状态报警信息传输至上位机内。
[0017]所述处理器包括ARM。
[0018]一超声换能器对部署于南北方向上，另一超声换能器对部署于东西方向上。
[0019]还包括设置于处理器内的环境湿度阈值，利用温湿度传感器测量超声换能器组所在环境的环境湿度H，当环境湿度H大于环境湿度修正阈值时，处理器输出表征当前超声换能器对处于异常状态的异常状态报警信息。
[0020]本专利技术的优点：利用任一超声换能器对测量所在方向的风速时，处理器根据所述超声换能器对测量的风速能确定当前方向的虚拟风温T
V
，处理器将虚拟风温T
V
与环境温度T间的温度差值与所述处理器内预设的自诊断温差阈值比较，当所述温度差值与自诊断温差阈值匹配时，处理器输出表征当前超声换能器对处于异常状态的异常状态报警信息，即能有效实现异常状态的自诊断，提高风速风向测量精度，安全可靠。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的系统框图。
[0022]附图标记说明：1
‑
处理器、2
‑
上位机、3
‑
放大驱动电路、4
‑
温湿度传感器、5
‑
放大电路、6
‑
模拟开关电路、7
‑
第一换能器对第一超声换能器、8
‑
第一换能器对第二超声换能器、9
‑
第二换能器对第一超声换能器、10
‑
第二换能器对第二超声换能器。
具体实施方式
[0023]下面结合具体附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0024]如图1所示：为了能有效实现异常状态的自诊断，本专利技术包括用于风速风向测量的超声换能器组以及与所述超声换能器组适配连接的处理器1，其中，超声换能器组包括两个超声换能器对；还包括与所述处理器1适配电连接的温湿度传感器4，通过温湿度传感器4能获取超声换能器组所在环境的环境温度T；
[0025]利用任一超声换能器对测量所在方向的风速时，处理器1根据所述超声换能器对测量的风速能确定当前方向的虚拟风温T
V
，处理器1将虚拟风温T
V
与环境温度T间的温度差
值与所述处理器1内预设的自诊断温差阈值比较，当所述温度差值与自诊断温差阈值匹配时，处理器1输出表征当前超声换能器对处于异常状态的异常状态报警信息。
[0026]具体地，超声换能器组包括至少两个超声换能器对，超声换能器对可采用现有常用的超声换能器，利用超声换能器组进行风速风向的测量可与现有相一致，超声换能器组与处理器1配合实现风速风向测量的具体方式以及过程均为本
人员所熟知，此处不再赘述。处理器还与温湿度传感器4电连接，温湿度传感器4可以采用现有常用的形式，利用温湿度传感器4可至少测量超声换能器组所在环境的环境温度T，温湿度传感器4可将测量的环境温度T传输至处理器1内。
[0027]本
人员可知，对于两个超声换能器对，在具体测量风速时，利用任一超声换能器对能测量所述超声换能器对所在方向的风速。本专利技术实施例中，处理器1根据一超声换能器对测量所在方向的风速能计算确定当前风方向的虚拟风温T
V
。当处理器1接收温湿度传感器4的环境温度T后，处理器1计算得到虚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统，包括用于风速风向测量的超声换能器组以及与所述超声换能器组适配连接的处理器(1)，其中，超声换能器组包括两个超声换能器对；其特征是：还包括与所述处理器(1)适配电连接的温湿度传感器(4)，通过温湿度传感器(4)能获取超声换能器组所在环境的环境温度T；利用任一超声换能器对测量所在方向的风速时，处理器(1)根据所述超声换能器对测量的风速能确定当前方向的虚拟风温T
V
，处理器(1)将虚拟风温T
V
与环境温度T间的温度差值与所述处理器(1)内预设的自诊断温差阈值比较，当所述温度差值与自诊断温差阈值匹配时，处理器(1)输出表征当前超声换能器对处于异常状态的异常状态报警信息。2.根据权利要求1所述的具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统，其特征是：处理器(1)根据一超声换能器对测量的风速能确定所述超声换能器对所在方向的虚拟风温T
V
时，则有其中，S0为在环境温度T下当前超声换能器对所在方向的无风声速。3.根据权利要求1或2所述的具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统，其特征是：在两个超声换能器对均正常工作时，处理器(1)通过所述两个正常工作状态的超声换能器对测量得到当前的测量风速S；同时，利用温湿度传感器(4)测量超声换能器组所在环境的环境温度T以及环境湿度H后，处理器(1)利用环境温度T以及环境湿度H能对测量风速S进行修正，以得到修正风速S
′
，S
′
＝S+H*x1+ΔT*x2，其中，x1为环境湿度H的修正系数，ΔT为虚拟风温T
V
与环境温度T间的温度差值，x2为虚拟风温T
V
与环境温度T间的温度差值ΔT的修正系数。4.根据权利要求1或2所述的具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统，其特征是：所述两个超声换能器对的声波路径相互垂直，处理器(1)通过放大驱动电路(3)分别与所有超声换能器的驱动端适配连接，超声换能...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：苏州金象华升科技有限公司，
类型：发明
国别省市：