[发明专利]具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统

权利要求书

1.一种具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统，包括用于风速风向测量的超声换能器组以及与所述超声换能器组适配连接的处理器(1)，其中，超声换能器组包括两个超声换能器对；其特征是：还包括与所述处理器(1)适配电连接的温湿度传感器(4)，通过温湿度传感器(4)能获取超声换能器组所在环境的环境温度T；

利用任一超声换能器对测量所在方向的风速时，处理器(1)根据所述超声换能器对测量的风速能确定当前方向的虚拟风温T_V，处理器(1)将虚拟风温T_V与环境温度T间的温度差值与所述处理器(1)内预设的自诊断温差阈值比较，当所述温度差值与自诊断温差阈值匹配时，处理器(1)输出表征当前超声换能器对处于异常状态的异常状态报警信息；

处理器(1)根据一超声换能器对测量的风速能确定所述超声换能器对所在方向的虚拟风温T_V时，则有

其中，S₀为在环境温度T下当前超声换能器对所在方向的无风声速；

在两个超声换能器对均正常工作时，处理器(1)通过所述两个正常工作状态的超声换能器对测量得到当前的测量风速S；同时，利用温湿度传感器(4)测量超声换能器组所在环境的环境温度T以及环境湿度H后，处理器(1)利用环境温度T以及环境湿度H能对测量风速S进行修正，以得到修正风速S′，S′＝S+H*x₁+△T*x₂，其中，x₁为环境湿度H的修正系数，△T为虚拟风温T_V与环境温度T间的温度差值，x₂为虚拟风温T_V与环境温度T间的温度差值△T的修正系数；

所述两个超声换能器对的声波路径相互垂直，处理器(1)通过放大驱动电路(3)分别与所有超声换能器的驱动端适配连接，超声换能器还通过模拟开关电路(6)、放大电路(5)与处理器(1)适配连接；

处理器(1)通过放大驱动电路(3)控制一超声换能器对处于测量工作状态，并通过模拟开关电路(6)以及放大电路(5)能采样当前超声换能器对的测量声波信号，以能根据所述测量声波信号确定当前超声换能器对所在方向的风速值；

处理器(1)通过放大驱动电路(3)控制一超声换能器对处于测量工作状态时，处理器(1)向放大驱动电路(3)加载一PWM波激励，所述PWM波激励的频率为超声换能器的工作频率，处理器(1)向放大驱动电路(3)加载一PWM波激励的脉冲个数不小于6个；

一超声换能器对处于工作状态时，放大驱动电路(3)能将PWM波激励加载到一超声换能器内，则当前超声换能器对内的另一超声换能器能将接收信号传送至处理器(1)内，处理器(1)根据接收波形以及发射波形确定声音传播时间t，其中，

其中，R_xy(t)为互相关函数，g(n)为接收信号，f(n)为接收信号的期望响应波形；n为序列号。

2.根据权利要求1所述的具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统，其特征是：还包括能与处理器(1)适配连接的上位机(2)，处理器(1)能将异常状态报警信息传输至上位机(2)内。

3.根据权利要求1所述的具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统，其特征是：所述处理器(1)包括ARM。

4.根据权利要求1所述的具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统，其特征是：一超声换能器对部署于南北方向上，另一超声换能器对部署于东西方向上。

5.根据权利要求1所述的具备异常状态自诊断的高精度超声波风速风向测量系统，其特征是：还包括设置于处理器(1)内的环境湿度阈值，利用温湿度传感器(4)测量超声换能器组所在环境的环境湿度H，当环境湿度H大于环境湿度修正阈值时，处理器(1)输出表征当前超声换能器对处于异常状态的异常状态报警信息。