[发明专利]一种超声波风速测量方法

摘要

本发明公开了一种基于双谱插值的超声波风速测量方法，通过双谱的频域插值细化提高测量的精度。包括信号采集、顺风和逆风时延计算、风速计算四步。在计算顺风和逆风时延时，设序列长度为2N点的双谱频域特征函数序列分别为GS(k₁，k₂)和GN(k₁，k₃)，将GS(k₁，k₂)和GN(k₁，k₃)分别按下式插值补零细化，构成G₁(k₁，k₂)和G₂(k₁，k₃)序列：，，，然后分别对G₁(k₁，k₂)和G₂(k₁，k₃)进行二维傅立叶逆变换，得到相关函数序列g₁(n)和g₂(n)，g₁(n)的最大值点对应信号的顺风时延，g₂(n)的最大值点对应信号的逆风时延。本发明的风速测量的精度更高、误差更小。

主权项

1.一种超声波风速测量方法，该方法包括以下步骤：A、记录信号设相距为d的两个超声波传感器A和B沿风向放置，设A指向B的方向为顺风方向，分别记录一个超声波传感器发射时另外一个超声波传感器接收的时间序列信号；设发射时间序列为x₁(k)，当超声波传感器A发射时，超声波传感器B接收的为顺风时间序列x₂(k)；当超声波传感器B发射时，超声波传感器A接收的为逆风时间序列x₃(k)；k为序列号，k=0,1,2,3,…2N-1；2N为时间序列的长度；B、计算顺风时延Dx₁(k)的三阶自相关函数R₁₁₁为：m₁，m₂为时间序列的时延变量，对它做二维离散傅立叶变换得到自双谱B₁₁₁为x₁(k)、x₂(k)的三阶互相关函数R₁₂₁为：对它做二维离散傅立叶变换得到互双谱B₁₂₁为k₁、k₂为频域序列变量，根据下式计算频域特征函数按下式对特征函数GS (k₁,k₂)进行频域细化，构成G₁(k₁,k₂)序列计算G₁(k₁,k₂)的二维离散傅立叶逆变换, 得到相关函数序列g₁(n), g₁(n)的最大值点对应顺风时延D；C、计算逆风时延T按步骤B的过程，将 x₂(k)替换为x₃(k)，得到逆风时延T，具体如下：x₁(k)的三阶自相关函数R₁₁₁为：m₁，m₃为时间序列的时延变量，对它做二维离散傅立叶变换得到B₁₁₁为x₁(k)、x₃(k)的三阶互相关函数R₁₃₁为：对它做二维离散傅立叶变换得到互双谱B₁₃₁为k₁、k₃为频域序列变量；根据下式计算频域特征函数按下式对特征函数GN (k₁,k₃)进行频域细化，构成G₂(k₁,k₃)序列计算G₂(k₁,k₃)的二维离散傅立叶逆变换, 得到相关函数序列g₂(n), g₂(n)的最大值点对应逆风时延T；D、利用下式计算风速v。