發(fā)布時(shí)間：2021-10-22 15:10

　　超聲波測(cè)風(fēng)作為氣象測(cè)風(fēng)的主流方式一直備受關(guān)注,對(duì)超聲波測(cè)風(fēng)的系統(tǒng)性研究近年來逐步加深。但是傳統(tǒng)的超聲波測(cè)風(fēng)系統(tǒng)研究往往忽略了風(fēng)力場(chǎng)中流體流動(dòng)的特點(diǎn)以及伴隨著流體共同傳輸?shù)某暡ㄐ盘?hào)噪聲分布的特點(diǎn),在算法研究中直接套用匹配度較低的高斯模型,在陣列研究中忽略陰影效應(yīng)的影響,導(dǎo)致系統(tǒng)測(cè)量精確度與穩(wěn)定性較低。本文從超聲波測(cè)風(fēng)特點(diǎn)出發(fā),闡述其優(yōu)越性并分析當(dāng)前研究的技術(shù)難點(diǎn),確定提高系統(tǒng)測(cè)量精確度與穩(wěn)定性的研究方向:超聲波時(shí)延估計(jì)算法研究、三維超聲波換能器陣列設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)硬件與軟件的選型和設(shè)計(jì),并將各部分的研究結(jié)果應(yīng)用到三維超聲波測(cè)風(fēng)系統(tǒng)中,通過各部分分別仿真測(cè)試驗(yàn)證系統(tǒng)理論上的精確度和穩(wěn)定性,通過系統(tǒng)整體分析與測(cè)試檢驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)所能達(dá)到的性能指標(biāo)。超聲波信號(hào)在傳輸過程中出現(xiàn)非高斯噪聲的現(xiàn)象非常嚴(yán)重,給時(shí)延估計(jì)算法處理帶來了困難。針對(duì)這一問題,提出了一種基于SαS-FLOCS的廣義分?jǐn)?shù)低階協(xié)方差時(shí)延估計(jì)算法。該方法在傳統(tǒng)時(shí)延估計(jì)算法的基礎(chǔ)上,考慮有色噪聲的分布特點(diǎn),利用對(duì)稱alpha穩(wěn)定分布模型改進(jìn)其濾波方式,在譜估計(jì)過程中引入分?jǐn)?shù)低階協(xié)方差,利用協(xié)方差系數(shù)參數(shù)建立濾波器,對(duì)處理后的信號(hào)進(jìn)行協(xié)... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

5（b1）層流流動(dòng)狀態(tài)下垂直正交陣列速度

（b2）層流流動(dòng)狀態(tài)下垂直正交陣列三組換能器所在路徑速度折線圖（b）層流流動(dòng)狀態(tài)下垂直正交陣列仿真圖圖3.5 層流流動(dòng)狀態(tài)下陣列速度分布云圖和三組換能器所在路徑速度折線圖從圖 3.5（a）、（b）中可以看出，在流場(chǎng)參數(shù)為 V=2m/s，Re=1437 時(shí)，此時(shí)繞流流動(dòng)為層流，非正交陣列與垂直正交陣列在換能器測(cè)速路徑上的速度曲線略有差異，但是整體速度云圖并無區(qū)別，前后換能器的耦合程度相似。在相同流場(chǎng)參數(shù)下對(duì)兩種測(cè)風(fēng)陣列的三條測(cè)風(fēng)路徑進(jìn)行速度值離散采樣并求均值，對(duì)比數(shù)據(jù)如表 3.2 所示：表3.2 層流流動(dòng)狀態(tài)下兩種陣列測(cè)風(fēng)路徑速度均值陣列 測(cè)風(fēng)路徑 理想值（m/s） 仿真值（m/s） 誤差（m/s）非正交陣列AB 2 1.7125 0.2875AC 1.4142 1.3887 0.0255AD 1.4142 1.3912 0.023垂直正交陣列OP 0 0.1305 0.1305OQ 2 1.6432 0.3568OR 0 0.1184 0.1184由表 3.2 可以提取出非正交陣列三條測(cè)風(fēng)路徑的風(fēng)速仿真值： ▄ ▂ ； ▅▅▄ ； ▆ ；代入式（3.18）可以算得風(fēng)速大小 非正交 ▆ ▄▂ ，則其誤差率為： 非正交 非正交 △ ▁ △ ( )由于水平偏角和垂直偏角表達(dá)式中沒有包含全部仿真值

（b2）湍流流動(dòng)狀態(tài)下正交陣列三組換能器所在路徑速度折線圖（b）湍流流動(dòng)狀態(tài)下正交陣列仿真圖圖3.6 湍流流動(dòng)狀態(tài)下陣列速度分布云圖和三組換能器所在路徑速度折線圖從圖 3.6（a）、（b）中可以看出，在流場(chǎng)參數(shù)為 V=12m/s，Re=8620 時(shí)，此時(shí)繞流流動(dòng)為湍流，換能器尾跡區(qū)渦流有增大跡象，測(cè)風(fēng)路徑上高速流動(dòng)區(qū)縮短，取而代之的是不穩(wěn)定的渦流團(tuán)。上游換能器后方，云圖波動(dòng)強(qiáng)烈，顏色變化較快，表示后方一段距離里速度干擾嚴(yán)重。下游換能器由于上游換能器產(chǎn)生的渦流團(tuán)的干擾，其邊界層渦流疊加，速度明顯不符合理想值。在相同流場(chǎng)參數(shù)下對(duì)兩種測(cè)風(fēng)陣列的三條測(cè)風(fēng)路徑進(jìn)行速度值離散采樣并求均值，對(duì)比數(shù)?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]基于FPGA的地面測(cè)風(fēng)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D]. 張延成.南京理工大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3451349