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基于实时互相关原理的风速风向传感器研制

陈攀  
【摘要】: 在风力发电场所的评估及风力发电的控制等场合,都需要测量风速风向。现在风速传感器种类很多,本文介绍了国内外风速风向传感器的发展现状,列举出几种风速风向传感器的原理和应用场合,分析了它们的优缺点,从而介绍了本文的课题:基于实时互相关原理的风速风向传感器研制。设计了恒流源供电的风速风向传感器电路、信号采集与处理电路和电压转换电路;通过单片机的外设模块实现数据的采集和处理;通过单片机的外设CAN控制器和收发器实现传感器和监控端的通信,实现风速风向信息的远程监控。 本文采用高效实时互相关算法。相对于其它的算法,高效实时互相关算法可以实时的处理采集到的数据,得到互相关函数值。该算法大大的节省了存储空间,降低了硬件设计的复杂性,提高了计算效率。同时,本文还介绍了瞬时互相关法,利用这种方法可以让计算量得到了大幅度的提高。风速风向的计算采用直接法,这种方法不需要通过求出三个方向风速值再合成的方法求取风速风向,这样减小了计算风速的误差,同时也减小了运算量。实验结果表明,基于互相关原理的风速风向传感器可以实时准确的测得风速风向,对小于10m/s风速的测量有较高的测量精度。 本文提出的基于互相关原理的风速风向传感器,可以同时测量三维空间的风速风向,不破坏风场,结构简单,价格低廉,实时高效,微风时测量精度高,在飞行器的试飞场所、风力发电站等地方有广阔的应用前景。


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