[发明专利]一种无线风速仪的信号处理方法

摘要

本发明公开了一种无线风速仪的信号处理方法，该方法根据无线风速仪A/D转换后信号中的风速和风向信息，每隔一定的时间间隔对该时段内的信号进行分析，计算风场的水平向平均风速、水平向平均风向、垂直向平均风速、垂直向平均风向以及顺风向、横风向和垂直向的紊流强度、阵风因子、紊流积分尺度和脉动风功率谱，采用Kaimal谱和Panofsky谱分别对水平向和垂直向脉动风功率谱进行拟合得到功率谱密度函数的系数，将计算结果存储至无线风速仪的数据存储器，并编制了全部相关嵌入式计算程序。本发明充分考虑无线风速仪的信号特征和风荷载分析的需要，在无线风速仪中实现风场特性参数的自动计算，大大减少无线风速仪的数据传输量和风荷载数据的后期分析工作量。

主权项

1.一种无线风速仪的信号处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：1）微处理的时钟等待，直到到达预设的时间间隔，从无线风速仪数据存储器中提取风场测试数据；2）利用矢量分解法计算水平向平均风速、水平向平均风向、垂直向平均风速、垂直向平均风向、水平顺风向脉动风速、水平横风向脉动风速和垂直向脉动风速；3）计算水平顺风向、水平横风向和垂直向的湍流强度；4）计算水平顺风向、水平横风向和垂直向的阵风因子；5）计算水平顺风向、水平横风向和垂直向的湍流积分尺度；6）计算水平顺风向、水平横风向和垂直向的脉动风功率谱；7）水平的顺风向和横风向脉动风功率谱密度函数采用我国公路桥梁抗风设计规范规定的Kaimal谱的形式，如式1和式2所示；垂直向脉动风功率谱密度函数采用Panofsky谱的形式，如式3所示；顺风向功率谱式 1横风向功率谱式 2垂直向功率谱式3式中，、和分别为顺风向、横风向和垂直向脉动风功率谱密度函数；n为脉动频率；f = nZ/U 为莫宁坐标；u*为气流摩阻速度；Z为测量风速仪的安装高度；U为标准时段内的平均风速；、和分别为顺风向、横风向和垂直向功率谱密度函数的待拟合参数；；u表示水平顺风向、v表示水平横风向、w表示垂直向；采用最小二乘法对每个区域内的每个方向的每个标准时段内的脉动风功率谱密度函数按照上式进行拟合，得出功率谱密度函数参数、和；8）将该时段内的水平向平均风速、水平向平均风向、垂直向平均风速、垂直向平均风向以及水平顺风向、水平横风向和垂直向的湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度、脉动风功率谱密度函数参数存储至无线风速仪的数据存储器等待发送，删除该时段内风荷载测试的过程数据。