風(fēng)作為一種重要的清潔能源,在現(xiàn)今生活中有著廣泛的應(yīng)用,在鐵路、航空、航海、軍事和氣象等方面,風(fēng)速風(fēng)向的準(zhǔn)確測(cè)量至關(guān)重要。由于風(fēng)速和風(fēng)向在這些領(lǐng)域中的重要性,一系列風(fēng)速風(fēng)向檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,傳統(tǒng)的測(cè)風(fēng)儀器有皮托管式、熱線式、機(jī)械式等。但是這類傳統(tǒng)測(cè)風(fēng)儀測(cè)量范圍窄、由于活動(dòng)器件間的機(jī)械磨損導(dǎo)致使用壽命短、精度較低,逐漸被測(cè)量范圍廣,響應(yīng)快,檢測(cè)精度高抗干擾能力強(qiáng)的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀替代。在研究了多種超聲波風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)后,本文選用相位差法測(cè)得某一時(shí)刻風(fēng)速后更新雷諾數(shù)判斷風(fēng)場(chǎng)狀態(tài)再計(jì)算出更為精準(zhǔn)的風(fēng)速值,以此作為超聲波測(cè)風(fēng)系統(tǒng)的主要原理;利用計(jì)算能力較強(qiáng)的STM32F4系列芯片作為超聲波測(cè)風(fēng)系統(tǒng)的主控芯片,控制器其外圍電路進(jìn)行測(cè)量并用軟件的方法對(duì)其陰影效應(yīng)進(jìn)行仿真與補(bǔ)償。系統(tǒng)的硬件部分基于模塊化的思想進(jìn)行設(shè)計(jì),以STM32F407ZGT6為系統(tǒng)主控制芯片,配合超聲波傳感器驅(qū)動(dòng)電路、濾波電路、放大電路、相位比較電路以及數(shù)據(jù)傳輸電路等外圍電路實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速風(fēng)向的測(cè)量,系統(tǒng)將測(cè)得數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存與處理。系統(tǒng)的軟件方面利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳感器所接收到數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化,基于MAT... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
        1.2.1 風(fēng)速測(cè)量技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
        1.2.2 超聲波測(cè)風(fēng)的國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 超聲波測(cè)風(fēng)的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 超聲波測(cè)風(fēng)的陰影效應(yīng)
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 超聲波測(cè)量風(fēng)速風(fēng)向方法的研究
    2.1 超聲波特性
    2.2 超聲波測(cè)風(fēng)方法
        2.2.1 多普勒法
        2.2.2 渦街法
        2.2.3 相關(guān)法
        2.2.4 相位差法
    2.3 系統(tǒng)器件選型與總體設(shè)計(jì)
        2.3.1 超聲波傳感器的分析與選型
        2.3.2 通信模塊的分析與選型
        2.3.3 相位比較器件的分析與選型
    2.4 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 超聲波測(cè)風(fēng)陣列湍流擾動(dòng)和仿真
    3.1 湍流分析構(gòu)架
        3.1.1 湍流基本知識(shí)
        3.1.2 分析湍流的數(shù)學(xué)模型
    3.2 風(fēng)場(chǎng)模擬分析步驟
        3.2.1 模型創(chuàng)建
        3.2.2 模型仿真
    3.3 本章小結(jié)
第4章 超聲波測(cè)風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制
    4.1 超聲波傳感器硬件設(shè)計(jì)
        4.1.1 換能器驅(qū)動(dòng)電路
        4.1.2 模擬開(kāi)關(guān)電路設(shè)計(jì)
        4.1.3 超聲波接收電路設(shè)計(jì)
        4.1.4 電壓比較器電路設(shè)計(jì)
        4.1.5 相位比較電路設(shè)計(jì)
        4.1.6 無(wú)線通訊模塊設(shè)計(jì)
        4.1.7 ESP8266模塊工作方式
        4.1.8 STM32簡(jiǎn)介以及外圍電路
        4.1.9 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì)
    4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        4.2.1 風(fēng)速風(fēng)向計(jì)算
        4.2.2 ESP8266數(shù)據(jù)傳輸
    4.3 本章小結(jié)
第5章 陰影效應(yīng)補(bǔ)償算法的研究
    5.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
    5.2 人工魚(yú)群算法
        5.2.1 人工魚(yú)群算法的主要行為
        5.2.2 人工魚(yú)群算法的主要行為及程序流程
    5.3 本章小結(jié)
第6章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    6.1 測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比
    6.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建
    6.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]智能儀器儀表技術(shù)的運(yùn)用及發(fā)展[J]. 黃領(lǐng).  化工設(shè)計(jì)通訊. 2019(10)
[3]基于改進(jìn)人工魚(yú)群算法優(yōu)化的 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)[J]. 黃麗華,李俊麗.  化工自動(dòng)化及儀表. 2019(08)
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[6]基于微機(jī)電系統(tǒng)的高深寬比氣相微色譜柱[J]. 羅凡,馮飛,趙斌,田博文,楊雪蕾,周海梅,李昕欣.  色譜. 2018(09)
[7]基于CFD和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超聲測(cè)風(fēng)儀陰影效應(yīng)補(bǔ)償研究[J]. 張加宏,孫林峰,李敏,冒曉莉,葛益嫻.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(08)
[8]基于皮托管原理的風(fēng)速傳感器[J]. 周海坤.  煤礦安全. 2018(08)
[9]BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本原理[J]. 袁冰清,程功,鄭柳剛.  數(shù)字通信世界. 2018(08)
[10]電磁式渦街流量計(jì)測(cè)量含氣導(dǎo)電液體流量研究[J]. 汪春暢,徐科軍,許偉,吳建平,梁利平,熊偉,閆小雪.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2018(01)



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