基于聲參量陣的風速測試系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、風在當今科技飛速發(fā)展進步的時代，已不僅僅是一種自然現象，作為清潔的可再生能源，風能越來越受到全世界的重視。無論在科學研究中，還是在工業(yè)生產中，風速測量都有大量的應用，尤其在氣象領域和風力發(fā)電領域，風速測量有著更為重要的應用價值。風速風向儀種類繁多，測量原理也不盡相同。目前較先進的是超聲波風速測試技術，雖然克服了傳統(tǒng)測量方法的缺點，但無法實現大空間范圍內的風速測試，限制了風的應用范圍。針對聲參量陣可以產生獨特的高指向性低頻聲波，并能將其傳

2、播到很遠距離的特性，本文提出利用時差法測量原理建立聲參量陣風速測試系統(tǒng)，開發(fā)出一種新的風速測試方法，實現遠距離、大空間范圍內的風速測試。
　　首先，本文對聲參量陣的工作原理進行了詳細的闡述，對其在空氣中的指向性進行MATLAB仿真分析，以此給出用聲參量陣進行風速測試的理論依據和可行性；對聲參量陣和超聲波在空氣中的傳播情況進行比較分析，以此驗證聲參量陣測風速方法可實現大空間范圍內的風速測試；對時差法的測量原理進行詳細的講解，以此得出

3、影響風速測試精度的關鍵因素。
　　其次，本文對幾種互相關時延估計算法進行MATLAB仿真分析，通過對仿真結果的分析比較，選取測試精度最高的算法。為了獲得較為理想的聲參量陣信號進而提高風速測試系統(tǒng)的測量精度，對幾種聲參量陣預處理算法對風速測量精度的影響進行MATLAB仿真研究。
　　然后，本文對整個系統(tǒng)的測風探頭模塊進行設計，其功能是發(fā)射和接收聲參量陣信號，利用接收到的音頻信號中攜帶的風速信息實現風速風向測量。測風探頭由聲參量