隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,風(fēng)速風(fēng)向測量在許多領(lǐng)域發(fā)揮著愈來愈重要的作用。在此背景下,風(fēng)矢量測量儀器發(fā)展迅速,測量手段與方法日益豐富,這其中包括近年來快速發(fā)展的超聲波測風(fēng)法。超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀與傳統(tǒng)機械式風(fēng)速儀相比,無轉(zhuǎn)動部件,機器損耗小,且無需起動風(fēng)速。超聲波在空氣中傳播固定距離時,順風(fēng)逆風(fēng)傳播存在一個時間差,這個時間差與待測風(fēng)速具有線性關(guān)系。因此這個時間差就成為了風(fēng)速測量系統(tǒng)的關(guān)鍵因素,如何提高這個時間差的測量精度便成為了本論文的設(shè)計要點。本文從兩個方面對時間差的測量進行的研究并且做了如下工作：1、在分析時間差計算方面,因為信號的時間延遲是傳感器檢測的重要參數(shù)。為了提高時延估計的精度,本文提出了一種基于雙譜的插值算法。該算法首先計算在這兩個信號的雙譜基礎(chǔ)上的特征頻譜函數(shù),然后對該特征譜函數(shù)進行頻域插值。通過傅立葉逆變換和極大值求法,根據(jù)相應(yīng)公式計算得到這兩個信號的延遲時間。仿真試驗結(jié)果表明,與雙譜為基礎(chǔ)的時延估計方法相比,雙譜插值為基礎(chǔ)的時延估計方法在估計精度和時間分辨率方面有了很大的改善。該算法具有精度高,誤差小,強抑制相關(guān)高斯噪聲能力強等優(yōu)點。2、在時差法風(fēng)速測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,采用時序能... 

【文章來源】：南京信息工程大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 風(fēng)速測量儀的發(fā)展趨勢和研究的必要性
    1.4 風(fēng)速風(fēng)向儀設(shè)計方法
    1.5 本文研究主要內(nèi)容
第二章 超聲波風(fēng)速測量系統(tǒng)理論基礎(chǔ)
    2.1 超聲波簡介
    2.2 超聲波的應(yīng)用
    2.3 超聲波風(fēng)速儀測量原理
    2.4 本章總結(jié)
第三章 時延估計算法的研究
    3.1 時延估計算法的發(fā)展
    3.2 數(shù)學(xué)描述
        3.2.1 雙譜知識介紹
        3.2.2 插值理論介紹
    3.3 仿真結(jié)果
    3.4 本章總結(jié)
第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計
    4.1 超聲波風(fēng)速測量系統(tǒng)
    4.2 工作流程
    4.3 超聲波換能器的結(jié)構(gòu)及原理
    4.4 超聲波收發(fā)電路
        4.4.1 超聲波換能器發(fā)射驅(qū)動電路
        4.4.2 超聲波信號采集電路
        4.4.3 通道切換電路
    4.5 數(shù)據(jù)采集電路
    4.6 程序下載電路JTAG
    4.7 UART電路
    4.8 系統(tǒng)時鐘
    4.9 本章總結(jié)
第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    5.1 軟件設(shè)計框架
    5.2 FPGA的設(shè)計方法與設(shè)計流程
    5.3 基于QUARTUS的軟件系統(tǒng)設(shè)計
    5.4 本章總結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果
附頁


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于ARM的超聲波法風(fēng)速風(fēng)向測量系統(tǒng)[J]. 康基偉,楚亞博,馮海波.  儀表技術(shù)與傳感器. 2012(12)
[2]雙譜時延估計在被動測距中的應(yīng)用[J]. 彭闡,姜可宇.  船電技術(shù). 2012(06)
[3]超聲回波信號包絡(luò)相關(guān)時延估計優(yōu)化算法[J]. 王宏江,郭會軍,李軍懷.  計算機工程與應(yīng)用. 2012(20)
[4]移動式超聲波風(fēng)速風(fēng)向測量系統(tǒng)[J]. 張自嘉,葛志鑫.  儀表技術(shù)與傳感器. 2011(10)
[5]低能耗超聲波傳感器驅(qū)動電路設(shè)計[J]. 孫昊,易衛(wèi)東.  計算機研究與發(fā)展. 2011(S2)
[6]基于拉壓力檢測的新型風(fēng)速風(fēng)向儀[J]. 許云輕,黃文新,卜飛飛,施凱,胡育文.  儀表技術(shù)與傳感器. 2011(03)
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碩士論文
[1]基于三維實時數(shù)據(jù)的風(fēng)速短期預(yù)測研究[D]. 李翠.哈爾濱理工大學(xué) 2012
[2]基于無線網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)速風(fēng)向測量系統(tǒng)設(shè)計研究[D]. 陳康奇.南京信息工程大學(xué) 2011
[3]基于DSP的超聲波風(fēng)速風(fēng)標(biāo)測量系統(tǒng)研究[D]. 羅中興.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2009
[4]基于ARM的超聲波風(fēng)速測量系統(tǒng)設(shè)計[D]. 金晶.南京信息工程大學(xué) 2008
[5]基于CAN總線的超聲波風(fēng)速測量系統(tǒng)[D]. 劉增文.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[6]超聲波氣體流量計[D]. 陳學(xué)永.天津大學(xué) 2004



本文編號：3083073