摘要：针对当前超声波测风仪测量精度不高及抑制噪声干扰能力不强的问题,提出了一种双阵元超声波接收阵列结构及基于该结构的风矢量测量方法。首先,设计了一种基于超声波测风原理的风速风向测量系统结构,该结构中包含一个超声波发射阵元和两个超声波接收阵元;然后,依据该系统结构给出了一种基于相关方法的超声波时延估计算法,根据超声波传输时间与风矢量之间的关系可直接获得风速风向值。最后,通过仿真实验对所提方法的可行性与有效性进行了验证,且通过搭建的双阵元超声波阵列测风系统对所提方法进行了实测数据验证。实验结果表明:设计的结构简单易实现,算法稳定计算复杂度低,并且具有较高的噪声抑制能力。实测环境下风速测量的最大相对误差为2.3%、风向角测量的最大测量误差为-1.5°,基本达到了风矢量测量仪的技术要求。

摘要：针对超声波测风仪风速风向测量精度不高、对噪声抑制能力弱的问题,提出了一种基于特征空间(ESB)波束形成算法的阵列式超声波传感器风速风向测量方法。首先通过超声波传感器阵列接收空间信号冗余信息,然后采用ESB波束形成算法对空间信号冗余信息进行加权处理,实现空域滤波,最后从阵列输出功率谱中得到待测风速风向角信息。实验结果表明:基于ESB波束形成算法的风速风向测量方法具有较强的噪声抑制能力,在信噪比为0 dB时,风速风向均方根误差分别为0.22 m/s和0.78°,基本达到了超声波测风仪的设计要求。