基于聲參量陣的風(fēng)速測(cè)試系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、風(fēng)在當(dāng)今科技飛速發(fā)展進(jìn)步的時(shí)代，已不僅僅是一種自然現(xiàn)象，作為清潔的可再生能源，風(fēng)能越來(lái)越受到全世界的重視。無(wú)論在科學(xué)研究中，還是在工業(yè)生產(chǎn)中，風(fēng)速測(cè)量都有大量的應(yīng)用，尤其在氣象領(lǐng)域和風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，風(fēng)速測(cè)量有著更為重要的應(yīng)用價(jià)值。風(fēng)速風(fēng)向儀種類繁多，測(cè)量原理也不盡相同。目前較先進(jìn)的是超聲波風(fēng)速測(cè)試技術(shù)，雖然克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法的缺點(diǎn)，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)大空間范圍內(nèi)的風(fēng)速測(cè)試，限制了風(fēng)的應(yīng)用范圍。針對(duì)聲參量陣可以產(chǎn)生獨(dú)特的高指向性低頻聲波，并能將其傳

2、播到很遠(yuǎn)距離的特性，本文提出利用時(shí)差法測(cè)量原理建立聲參量陣風(fēng)速測(cè)試系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)出一種新的風(fēng)速測(cè)試方法，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大空間范圍內(nèi)的風(fēng)速測(cè)試。
　　首先，本文對(duì)聲參量陣的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，對(duì)其在空氣中的指向性進(jìn)行MATLAB仿真分析，以此給出用聲參量陣進(jìn)行風(fēng)速測(cè)試的理論依據(jù)和可行性；對(duì)聲參量陣和超聲波在空氣中的傳播情況進(jìn)行比較分析，以此驗(yàn)證聲參量陣測(cè)風(fēng)速方法可實(shí)現(xiàn)大空間范圍內(nèi)的風(fēng)速測(cè)試；對(duì)時(shí)差法的測(cè)量原理進(jìn)行詳細(xì)的講解，以此得出

3、影響風(fēng)速測(cè)試精度的關(guān)鍵因素。
　　其次，本文對(duì)幾種互相關(guān)時(shí)延估計(jì)算法進(jìn)行MATLAB仿真分析，通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析比較，選取測(cè)試精度最高的算法。為了獲得較為理想的聲參量陣信號(hào)進(jìn)而提高風(fēng)速測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量精度，對(duì)幾種聲參量陣預(yù)處理算法對(duì)風(fēng)速測(cè)量精度的影響進(jìn)行MATLAB仿真研究。
　　然后，本文對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)風(fēng)探頭模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，其功能是發(fā)射和接收聲參量陣信號(hào)，利用接收到的音頻信號(hào)中攜帶的風(fēng)速信息實(shí)現(xiàn)風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量。測(cè)風(fēng)探頭由聲參量