德明聲風(fēng)速儀結(jié)構(gòu)原理及設(shè)計(jì)方案

時(shí)間：2023-02-07作者：內(nèi)蒙古德明電子科技有限公司瀏覽：92

聲風(fēng)速儀原理
聲波使用聲波,以便與環(huán)境聲波相區(qū)別。在距測(cè)風(fēng)儀器一定距離的兩端各置一對(duì)聲波和,聲波從到逆風(fēng)傳播時(shí)間與順風(fēng)傳播時(shí)間之差與該距離上風(fēng)速分量成正比,而逆風(fēng)傳播與順風(fēng)傳播時(shí)間之和與該距離上空氣溫有關(guān)。通過電子線路測(cè)得時(shí)間差和時(shí)間之和就可求得風(fēng)速。在東西、南北、垂直方向上各放置兩對(duì)聲和,就可分別測(cè)量出3個(gè)方向上的風(fēng)速分量。聲波傳播速度與氣溫有關(guān),測(cè)量結(jié)果需做溫度訂正。這種儀器具有較寬的量程和靈敏度;不必考慮旋轉(zhuǎn)式風(fēng)速表所固有的啟動(dòng)風(fēng)速,響應(yīng)速度快,可測(cè)量微風(fēng)。廣泛用于大氣湍流的研究。
1 基于時(shí)間差法聲波風(fēng)速儀的設(shè)計(jì)
 
利用聲波測(cè)量風(fēng)速可采用時(shí)間差法、相位差法和頻率差法等幾類方法。其中，相位差法與測(cè)試環(huán)境溫度有關(guān)；頻率差法穩(wěn)定性較差；時(shí)間差法與測(cè)試環(huán)境溫度、濕度均無關(guān)且相對(duì)較穩(wěn)定，同時(shí)，時(shí)間（時(shí)間差）也是人類至今為止測(cè)試精度高的物理參量，因此。目前人們普遍采用時(shí)間差法來設(shè)計(jì)、研制風(fēng)速測(cè)試儀。該項(xiàng)目采用時(shí)間差法設(shè)計(jì)并研制聲波風(fēng)速測(cè)速儀。
 
2 時(shí)間差法聲波風(fēng)速儀工作原理
 
基于時(shí)間差方法聲波風(fēng)速測(cè)速儀設(shè)計(jì)方案如圖1所示。信號(hào)控制系統(tǒng)發(fā)出一次觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)x軸線上一對(duì)聲波探頭中的一個(gè)，使其頻率為f的聲波脈沖串，該脈沖串經(jīng)部反射面反射后（如圖2），由該方向的另一聲波探頭接收，接收聲波信號(hào)經(jīng)放大器放大后，由記錄聲波傳輸時(shí)間t1x；

圖2 聲波束傳輸路徑

然后，信號(hào)控制系統(tǒng)再發(fā)出一次觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)x軸線上一對(duì)聲波探頭中的另一個(gè)，而次作為源的聲波探頭作為，重復(fù)上述步驟，記錄聲波傳輸時(shí)間t2x；依據(jù)兩次測(cè)量情況下聲波傳輸?shù)臅r(shí)間差（t2x- t1x），計(jì)算風(fēng)的x向速率vx；

圖1 基于時(shí)間差法風(fēng)速測(cè)速儀設(shè)計(jì)方案

同理，信號(hào)控制系統(tǒng)分別沿y方向順風(fēng)、逆風(fēng)各一次聲波脈沖串，通過時(shí)間差（t2y- t1y）計(jì)算風(fēng)的y向速率vy；按矢量合成法則，可計(jì)算得到風(fēng)速的速率以及風(fēng)速方向；后將計(jì)算結(jié)果傳入顯示系統(tǒng)顯示。


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