[实用新型]一种超声波测风系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及风速测量领域，特别是涉及一种超声波测风系统。

背景技术

为了满足我国海洋观测的发展需求，研制小型一体化自动气象站已刻不容缓。目前，自动气象站的超声波测风系统采用的测量方法多为时间差法，基于时间差测量方法的超声波测风系统，对于收发超声波信号的超声波换能器之间的距离有着一定的要求，距离越小，驱动超声波换能器发射超声波信号和接收到超声波回波信号之间的时间间隔越短，测量误差越大，直接影响着整个测风系统的测量性能。为了确保整体测风系统的测量精度和稳定性，目前市面上比较成熟的超声波测风系统采用时间差的测量方法，声程基本都在100mm以上，受测量原理本身的限制，基于时间差测量方法的超声波测风系统实现小型化有一定的难度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超声波测风系统，能够在保障测量结果的准确性的同时，实现测风系统的小型化。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种超声波测风系统，所述系统包括：

超声波换能器探头，所述超声波换能器探头用于发射和接收具有设定波瓣宽度的脉冲信号，所述超声波换能器探头的数量为多个，所述超声波换能器探头两两相对设置，所述两两相对设置的两个超声波换能器探头为一组，将两两相对的超声波换能器之间的连线记为连接线，所述系统中至少有两组的连接线相互垂直，所述每组中的两个超声波换能器探头之间相互发送和接收超声波信号；

电路板，所述超声波换能器探头固定在所述电路板上，所述电路板以嵌入的方式安装在换能器安装板上；

反射面，所述反射面与所述超声波探头相对设置，所述每一组中的超声波换能器探头发出的超声波经过所述反射面的反射后均能够被与所述超声波换能器探头同组中的另一超声波换能探头接收，而且，只能够被与所述超声波换能器探头同组中的另一超声波换能探头接收。

可选的，所述超声波换能器探头的几何中心位于同一圆周上，所述超声波换能器探头的数量为四个，分别为第一超声波换能器探头、第二超声波换能器探头、第三超声波换能器探头和第四超声波换能器探头，所述第一超声波换能器探头与所述第二超声波换能器探头相对设置，所述第三超声波换能器探头与所述第四超声波换能器探头相对设置，第一连接线与第二连接线相垂直，所述第一连接线为所述第一超声波换能器探头与所述第二超声波换能器探头之间的连线，所述第二连接线为所述第三超声波换能器探头与所述第四超声波换能器探头之间的连线。

可选的，所述系统还包括：

支撑铜柱，所述支撑铜柱位于底座与所述换能器安装板之间，用于固定所述反射面，支撑换能器安装板；

顶盖，所述顶盖与所述换能器安装板之间设置有第一传感器安装板，所述第一传感器安装板上安装有GPS模块和姿态校正模块；

外部接线端，所述接线端包括电源线、地线、指令发送端和数据接收端，所述电源线和地线用于与外部电源相连接，所述指令发送端和所述数据接收端用于与用户应用控制平台相连接。

可选的，所述系统还包括底座，所述底座的上表面设置有第二传感器安装板，所述第二传感器安装板上安装的传感器包括温度传感器、湿度传感器和气压传感器。

可选的，所述电路板上设置有控制系统，所述控制系统包括微控制器模块、工作时序控制模块、超声波回波信号处理模块和信号判断模块，所述微控制器模块分别与所述工作时序控制模块、所述信号判断模块相连接，所述工作时序控制模块与所述超声波回波信号处理模块相连接，所述超声波回波信号处理模块与所述信号判断模块相连接。

可选的，所述工作时序控制模块包括超声波信号发射驱动电路子模块、超声波回波信号接收通道开关控制电路子模块、超声波换能器，所述工作时序控制模块用于控制超声波换能器的工作状态和工作时序。

可选的，所述超声波回波信号处理模块包括滤波放大电路子模块，所述滤波放大电路子模块由四个一阶带通滤波放大器耦合连接而成，所述超声波回波信号处理模块用于对超声波信号进行放大、滤波处理。

可选的，所述信号判断模块包括比较电路子模块，所述信号判断模块用于将滤波放大后的超声波回波信号通过比较器进行数据转换并送至微控制器。