【摘要】：隨著科學技術(shù)的發(fā)展,風速風向測量廣泛應用于軍事、氣象監(jiān)測、航海航空等方面。日前常用的測風儀器主要包括機械式測風儀、激光多普勒式測風儀以及超聲波測風儀,其中超聲波測風儀因沒有轉(zhuǎn)動部件,機械損耗小,逐漸成為測風儀的主流。超聲波測風速是利用超聲波在順風和逆風的傳播時間來測量風速的,系統(tǒng)對超聲波傳播時間的測量關系到超聲波測風精度的高低,而時延估計算法是提高超聲波測風精度的重要方法。因此,為了提高時延估計的精度,本文提出了一種基于LMS的PHAT加權(quán)互相關時延估計算法,該算法首先對傳感器接收到的超聲波信號進行自適應濾波,提高接收信號的相似度。再對濾波器輸出的時延信號進行PHAT加權(quán)進一步提高信號的信噪比,進而得到精確的時延估計值,從而更精確地計算出超聲波傳播的時間。實驗證明該方法具有較強的抗噪聲性能,提高了時延估計精度。由于信號處理較為復雜,系統(tǒng)采用高性能的處理器LPC1768作為控制核心,設計了主控制板、發(fā)射板、接收板。發(fā)射板包括超聲波驅(qū)動電路,可以驅(qū)動超聲波傳感器;接收板主要包括前置放大電路、濾波電路、檢波電路以及閾值比較電路。并設計了串口通信電路,該電路可以將風速風向數(shù)據(jù)通過RS485端口傳輸?shù)竭h程觀測平臺上位機。系統(tǒng)在軟件設計部分,采用模塊化程序設計,主要對系統(tǒng)啟動代碼、超聲波收發(fā)模塊、風速計算模塊和串口通信電路進行程序設計,并運用Visual C開發(fā)工具,開發(fā)出基于C語言的上位機軟件,可以實時地對超聲波測風儀進行監(jiān)測,具有存儲數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)功能。
【圖文】：

皮托管式風速計是由法國皮托發(fā)明而命名的，是一種根據(jù)測量氣流逡逑的總壓和靜壓來推出氣流速度的裝置，主要由皮托管、橡膠軟管、測量儀逡逑表組成，如圖１．２所示。逡逑Ｖ＼逡逑Ｗ＼Ｌ逡逑＼＼＼邐Ａ逡逑＼ｕ邋ＨＩ邋ｆ邋＼＼＼邐Ｉ逡逑ｗ邋ｖＸＪ逡逑圖１．２皮托管式風速計逡逑測量時首先連接好管道，根據(jù)估算的壓力范圍選擇量程合適的皮托逡逑管，，然后皮托管全壓接頭接壓力傳感器的高壓端，靜壓接頭接壓力傳感器逡逑的低壓端，使氣流方向垂直于管口，測出氣流總壓與靜壓，兩者之差即為逡逑動壓，然后再應用伯努利方程計算出風速值，伯努利方程可表示如下形式：逡逑３逡逑

邐第二章時延估計算法的研究0）邋0（ｗ）Ｇ吵（ｗ）ｅ”心邐（２．邋５）然后通過峰值檢測，互相關函數(shù)峰值對應的橫坐標點就是時延值。逡逑２．２．３基于ＬＭＳ的ＰＨＡＴ加權(quán)互相關時延估計算法逡逑基于ＬＭＳ的ＰＨＡＴ加權(quán)互相關時延估計算法總共２個部分：第一步ＬＭＳ自適應濾波［２°］，將２個超聲波傳感器接收到的信號Ｘ邋（ｎ）和Ｙ（ｎ）為自適應濾波器的目標信號和輸入信號，自適應算法不需要信號與噪聲先驗知識，通過迭代調(diào)整濾波器的加權(quán)系數(shù)Ｗ（ｎ），不斷減小輸入信號（ｎ）和目標信號Ｘ邋（ｎ）的誤差。當誤差ｅ（ｎ）達到最小時，即輸入信號（ｎ）與目標信號Ｘ邋（ｎ）相似程度最大，權(quán)系數(shù)Ｗ（ｎ）的峰值偏離原點的置就是所要得到的時延值。逡逑邐Ｘ（ｎ）邐邐邋ｅ（ｎ）邐
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB559

【參考文獻】

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本文編號：2547909