[發明專利]一種風向風速儀的自動校準方法

有效

• 申請號: 201910369893.X
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN109991441B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 徐俊杰;林毓平
• 申請（專利權）人: 南京俊祿科技有限公司
• 主分類號: G01P5/24
• 分類號: G01P5/24;G01P13/02;G01P21/00;G01P21/02
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 顧翰林

本發明公開了一種風向風速儀的自動校準方法，屬于傳感器技術領域，包括建立超聲波風向風速傳感器，超聲波風向風速傳感器包括支管、換能器、支撐管和控制單元，環繞支管頂端依次間隔均布固設有四根支撐管，每根支撐管的頂端均設有一個換能器、底端固定連接所述支管，支撐管與支管連通，在無風環境下對超聲波風向風速傳感器進行自測，并存儲修正補償參數，解決了傳統方案中安裝精度要求高，測量誤差大的技術問題，當分布的換能器距離或角度偏差時，本發明能夠根據偏差的大小進行校正，并將校正值保存在收發單元的內部存儲器中，在保證測量精度的前提下進一步優化系統，提升系統的適應性和生產高度效率。

技術領域

本發明屬于電子技術領域，尤其涉及一種風向風速儀的自動校準方法。

背景技術

超聲波風速風向儀是利用超聲波在空氣中傳輸的時候，受空氣流動的影響會產生一定的速度偏差這一原理來檢測空氣中的風速。通過至少兩組不同方向的發射接收單元，可計算出風速的矢量值，即風速大小和風力方向。

授權公告號為CN202372525U的專利“一種船用風速風向測量裝置”中詳細披露了這種超聲波風向風速儀的技術思路和實現方法。其中依靠互為正交的兩組換能器，發射并接收對側換能器發射的信號，根據延時計算出流動的空氣對超聲波速度的影響，從而計算出單個方向的風速。再根據得到的互為垂直的兩個方向的速度計算出風速值和風向角度。原方案中對于換能器安裝的間距和角度要求較高。發射接收單元的距離以及他們分布的角度與測量的數據有直接的關系，安裝的誤差會帶來原始測量的誤差，通過矢量運算會進一步放大這種誤差，從而降低整個系統的測量精度。

發明內容

本發明的目的是提供一種風向風速儀的自動校準方法，解決了傳統方案中安裝精度要求高，測量誤差大的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種風向風速儀的自動校準方法，包括如下步驟：

步驟1：建立超聲波風向風速傳感器，超聲波風向風速傳感器包括支管、換能器、支撐管和控制單元，環繞支管頂端依次間隔均布固設有四根支撐管，每根支撐管的頂端均設有一個換能器、底端固定連接所述支管，支撐管與支管連通，

其中兩個換能器為前后正對設置，另外兩個換能器為左右正對設置，設定經過前后正對兩換能器內端的圓形線為圓形線A，設定經過左右正對兩換能器內端的圓形線為圓形線B；控制單元設于支管內，所有換能器均通過導線與控制單元電連接；

控制單元包括主控芯片、存儲器和通信芯片，主控芯片用于讀取換能器的接收信號的時間，通信芯片和存儲器均與主控芯片電連接，存儲器芯片用于存儲換能器的接收信號的時間，通信芯片用于與上位機通信；

步驟2：將超聲波風向風速傳感器放置于無風密室中，控制單元測量四個換能器接收信號的時間；

設定前后正對設置的兩個換能器接收信號的時間為T1，設定左右正對設置的兩個換能器接收信號的時間為T2；

步驟3：對控制單元供電，通過上位機設置控制單元進入自測模式；

步驟4：超聲波風向風速傳感器得到供電后工作，控制單元存儲T1和T2；

步驟5：控制單元比較T1和T2的大小，并計算補償時間參數ΔT，補償時間參數ΔT為T1和T2差值的絕對值；

控制單元存儲補償時間參數ΔT；

步驟6：正常測量風速時，將超聲波風向風速傳感器放置在測量地點，并對控制單元供電，通過上位機控制控制單元進入測量模式；

步驟7：控制單元測量四個換能器接收信號的時間，設定此時測量的結果為：設定前后正對設置的兩個換能器接收信號的時間為T3，設定左右正對設置的兩個換能器接收信號的時間為T4；