[发明专利]一种渡越式超声波风传感方法及装置

说明书

本申请公开了一种渡越式超声波风传感方法及装置，解决现有技术中渡越式超声波风传感器测试结果受到大风导致的滑周影响的问题。所述方法，包含步骤：设定恒参信道下渡越时间内一个脉冲串的脉冲数。在恒参信道下，对接收的脉冲串进行脉冲检测，按脉冲串顺序对脉冲幅度进行一次对比。对一次对比结果进行二次对比。选取脉冲串中连续的n个二次对比结果分别作为特征值1～n。在大风信道下，脉冲发送时开始计时，相邻脉冲幅度的二次对比结果分别达到特征值1～n停止计时，计算出渡越时间。本申请有效避免了大风所导致的滑周对风速与风向测量的影响，提高了渡越式超声波风传感器的测量精度。

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，尤其涉及一种渡越式超声波风传感方法及装置。

背景技术

常用的超声波风传感器分为两种，一类是渡越式，另一类是共振腔方式。

渡越式超声波风速风向传感器通常有四颗超声波换能器，也有三颗的情况，两者在算法上有些差异，但在各方向渡越时间测量上面是一致的。

比如，以四颗换能器直接对射式为例，四颗换能器，分别对应东西南北四个方向，在测量时，分别测量北到南的渡越时间，再测南到北的渡越时间，传输距离由结构确定下来，北到南的分量风速是传感器需要测的最终值，分量风速的精度取决于渡越时间的测量精度。

测量渡越时间的方法就是发射方发射一组标准脉冲串，同时记下时间，接收方收到脉冲串后，停止计时，这样就得到了渡越时间，

测量渡越时间存在的技术难度主要在于温度、大风、淋雨等因素对渡越时间的精确测量的影响导致难以确定收到的脉冲串与发射的脉冲串的对应关系。因为收到的信号器波形不是标准脉冲，而是一个包络信号。

包络信号的形状取决于收发换能器的参数、激励脉冲串频率、脉冲串个数和环境温度等因素。换能器相当于一个高Q值窄带滤波电路，在收到脉冲串激励时，其各脉冲的响应相互叠加，形成了包络信号。

现有技术中通过接收定时在接收脉冲串后停止计时。接收定时通常是计算相邻脉冲幅度比值，当比值与预设的特征值接近时停止计时。

当收到的包络信号受到温度、大风、淋雨等因素影响时，形状会发生改变，导致计时很可能多或少一个周期或几个周期，出现较大误差，这种问题被称为滑周。

受大风影响时，超声波信道不是恒参信道，信号包络被调制了，渡越时间是随机的，顶风时信道质量最差，风速越大信道质量越差。

考虑大风时信道的上面这些特点，和测量渡越时间的方法，可以认识到大风时接收到的脉冲脉络也是被调制了，即前后脉冲幅度比值发生了变化，这样再与预存的特征值对比，就会发生滑周问题。因调制是随机的，所以大风造成的滑周也是随机的，风速越大，信号被调制的越严重，发生随机滑周的概率也会越大。

目前现有技术的超声波风速风向传感器都存在大风滑周问题，他们认为滑周有正负，后面系统在接收到瞬时测量值后，根据实际应用，可以设计一个滤波器，对测到的值做一个平均，即可解决滑周问题。虽然这样在一定程度上解决了滑周问题，但是超声波风速风向传感器作为一个独立设备给出的瞬时测量值，在大风随机滑周时有着较大的测量误差。

因此需要一种可以有效解决大风对包络信号影响导致的滑周的方案。

发明内容

本申请提出一种渡越式超声波风传感方法及装置，解决了现有技术中渡越式超声波风传感器测试结果受到大风导致的滑周影响的问题。

本申请实施例提供一种渡越式超声波风传感方法，包含步骤：

设定恒参信道下渡越时间内一个脉冲串的脉冲数。

在恒参信道下，对接收的脉冲串进行脉冲检测，按脉冲串顺序对脉冲幅度进行一次对比。

对一次对比结果进行二次对比。