[发明专利]一种高精度的临近空间实时原位测风的装置及其方法

权利要求书

1.一种高精度的临近空间实时原位测风的装置，其特征在于，其包括：

声传感器，用于声波发射信号的接收；

扬声器，用于声波发射信号的发射；

旋转机构，用于所述扬声器和所述声传感器的转动；

收发控制子装置，用于为所述旋转机构提供控制信号、产生并放大声波发射信号、将接收的声波发射信号转换为数字信号；

数据处理子装置，用于大气风场的反演；

所述声传感器与所述扬声器相对放置，且二者在同一水平线上；所述旋转机构位于所述声传感器和所述扬声器的下方，用于周期性旋转所述声传感器和所述扬声器。

2.根据权利要求1所述的高精度的临近空间实时原位测风的装置，其特征在于，利用所述旋转机构将扬声器和声传感器以两者距离的中心位置为圆心旋转180°，所述数据处理子装置分别接收旋转前和旋转后的数字信号，对应得到在顺风情况下，声波信号从扬声器到声传感器的传播时间延迟t₁和逆风情况下，声波信号从扬声器到声传感器的传播时间延迟t₂；再根据公式(1)获得沿扬声器-声传感器方向上的一维风速V，其中，所述扬声器-声传感器方向为y方向；

V=L2(1t1-1t2)---(1)]]>

其中，L为扬声器和声传感器之间的距离，t₁为旋转前的顺风时声波信号从扬声器到声传感器的传播时间延迟，t₂为旋转180°后的逆风时声波信号从扬声器到声传感器的传播时间延迟。

3.根据权利要求2所述的高精度的临近空间实时原位测风装置，其特征在于，利用所述旋转机构将扬声器和声传感器旋转至垂直于y方向的x方向，通过数据处理子装置分别得到在x方向上顺风情况下，声波信号从扬声器到声传感器的传播时间延迟t₁′和逆风情况下，声波信号从扬声器到声传感器的传播时间延迟t₂′；利用公式(2)得到x方向上的风速V′；

V′=L2(1t1′-1t2′)---(2)]]>

根据公式(3)，获得二维风场的风速V_W；

VW=V2+V′2---(3)]]>

若y方向沿正北方向，二维风场的风向由下式得到：

其中φ为二维风场的风向。