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)向的準確測量至關(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)向檢測系統(tǒng)應(yīng)運而生,傳統(tǒng)的測風(fēng)儀器有皮托管式、熱線式、機械式等。但是這類傳統(tǒng)測風(fēng)儀測量范圍窄、由于活動器件間的機械磨損導(dǎo)致使用壽命短、精度較低,逐漸被測量范圍廣,響應(yīng)快,檢測精度高抗干擾能力強的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀替代。在研究了多種超聲波風(fēng)速風(fēng)向測量系統(tǒng)后,本文選用相位差法測得某一時刻風(fēng)速后更新雷諾數(shù)判斷風(fēng)場狀態(tài)再計算出更為精準的風(fēng)速值,以此作為超聲波測風(fēng)系統(tǒng)的主要原理;利用計算能力較強的STM32F4系列芯片作為超聲波測風(fēng)系統(tǒng)的主控芯片,控制器其外圍電路進行測量并用軟件的方法對其陰影效應(yīng)進行仿真與補償。系統(tǒng)的硬件部分基于模塊化的思想進行設(shè)計,以STM32F407ZGT6為系統(tǒng)主控制芯片,配合超聲波傳感器驅(qū)動電路、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現(xiàn)對風(fēng)場風(fēng)速風(fēng)向的測量,系統(tǒng)將測得數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至上位機進行數(shù)據(jù)的儲存與處理。系統(tǒng)的軟件方面利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對傳感器所接收到數(shù)據(jù)進行優(yōu)化,基于MAT... 

【文章來源】：哈爾濱理工大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
        1.2.1 風(fēng)速測量技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀
        1.2.2 超聲波測風(fēng)的國外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 超聲波測風(fēng)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 超聲波測風(fēng)的陰影效應(yīng)
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 超聲波測量風(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
        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
    2.5 本章小結(jié)
第3章 超聲波測風(fēng)陣列湍流擾動和仿真
    3.1 湍流分析構(gòu)架
        3.1.1 湍流基本知識
        3.1.2 分析湍流的數(shù)學(xué)模型
    3.2 風(fēng)場模擬分析步驟
        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 超聲波測風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計與研制
    4.1 超聲波傳感器硬件設(shè)計
        4.1.1 換能器驅(qū)動電路
        4.1.2 模擬開關(guān)電路設(shè)計
        4.1.3 超聲波接收電路設(shè)計
        4.1.4 電壓比較器電路設(shè)計
        4.1.5 相位比較電路設(shè)計
        4.1.6 無線通訊模塊設(shè)計
        4.1.7 ESP8266模塊工作方式
        4.1.8 STM32簡介以及外圍電路
        4.1.9 系統(tǒng)電源電路設(shè)計
    4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
        4.2.1 風(fēng)速風(fēng)向計算
        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)補償算法的研究
    5.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
    5.2 人工魚群算法
        5.2.1 人工魚群算法的主要行為
        5.2.2 人工魚群算法的主要行為及程序流程
    5.3 本章小結(jié)
第6章 實驗結(jié)果分析
    6.1 測量數(shù)據(jù)對比
    6.2 實驗環(huán)境搭建
    6.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
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】：
期刊論文
[1]電氣自動化技術(shù)在火力發(fā)電中的創(chuàng)新應(yīng)用[J]. 陸華利.  科技風(fēng). 2019(34)
[2]智能儀器儀表技術(shù)的運用及發(fā)展[J]. 黃領(lǐng).  化工設(shè)計通訊. 2019(10)
[3]基于改進人工魚群算法優(yōu)化的 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制系統(tǒng)[J]. 黃麗華,李俊麗.  化工自動化及儀表. 2019(08)
[4]海上全直流型風(fēng)電場的電壓源型控制[J]. 楊仁炘,施剛,蔡旭.  電工技術(shù)學(xué)報. 2018(S2)
[5]基于超聲波傳感器的風(fēng)速風(fēng)向測量研究[J]. 劉華欣.  儀表技術(shù)與傳感器. 2018(12)
[6]基于微機電系統(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)的超聲測風(fēng)儀陰影效應(yīng)補償研究[J]. 張加宏,孫林峰,李敏,冒曉莉,葛益嫻.  傳感技術(shù)學(xué)報. 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]電磁式渦街流量計測量含氣導(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.  電子測量與儀器學(xué)報. 2018(01)



本文編號：3058119