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您知道超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀是如何工作的嗎？
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更新日期：[2010-09-17] 共閱[4527509]次 |
您知道超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀是如何工作的嗎？
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀測量超聲波從N傳感器到S傳感器傳輸?shù)臅r(shí)間，并與S傳感器到N傳感器傳輸?shù)臅r(shí)間相比較。同理，比較超聲波從W到E的時(shí)間和E到W的時(shí)間。（N=北,S=南,E=東,W=西）
如果風(fēng)從北面吹來，超聲波從N到S的時(shí)間就會(huì)比從S到N的時(shí)間短，而從W到E和從E到W的傳輸時(shí)間卻是一樣的。通過計(jì)算超聲波在兩點(diǎn)之間的傳輸?shù)臅r(shí)間差，就可以計(jì)算出風(fēng)的速度和方向。這種計(jì)算方法與其它因素如溫度沒有關(guān)系.
WindObserverII測量超聲波從N傳感器到S傳感器傳輸?shù)臅r(shí)間，并與S傳感器到N傳感器傳輸?shù)臅r(shí)間相比較。同理，比較超聲波從W到E的時(shí)間和E到W的時(shí)間。（N=北,S=南,E=東,W=西）
如果風(fēng)從北面吹來，超聲波從N到S的時(shí)間就會(huì)比從S到N的時(shí)間短，而從W到E和從E到W的傳輸時(shí)間卻是一樣的。通過計(jì)算超聲波在兩點(diǎn)之間的傳輸?shù)臅r(shí)間差，就可以計(jì)算出風(fēng)的速度和方向。這種計(jì)算方法與其它因素如溫度沒有關(guān)系。
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀測量超聲波從上面的發(fā)射器到達(dá)下面的接收器之間的時(shí)間，并且與相反方向傳輸?shù)臅r(shí)間相比較。同樣地也比較其它上下兩對(duì)發(fā)射器和接收器之間超聲波傳輸?shù)臅r(shí)間。
通過測量每一軸上的超聲波傳輸時(shí)間差可以計(jì)算出沿著該軸方向的風(fēng)速。這一計(jì)算方法與其它因素比如溫度等無關(guān)。通過三個(gè)軸方向的風(fēng)速，可計(jì)算出U、V、W風(fēng)速或極、W風(fēng)速。 我們可以看出，我們可以從超聲波傳輸時(shí)間來計(jì)算出空氣中的聲速，而聲溫是通過如下公式來計(jì)算的。
Tst=C12/403
其中：
Tst=聲溫
C1=聲速
注意：本公式并沒有考慮相對(duì)濕度的影響。
溫度、大氣壓、降雨和濕度的影響
計(jì)算出的U、V和W方向的風(fēng)速與溫度、大氣壓、降雨以及相對(duì)濕度沒有關(guān)系，只要它們在WindMaster可操作范圍之內(nèi)。但是計(jì)算出的聲溫/聲速就必須要進(jìn)行校正，僅僅作為環(huán)境溫度的參考。
測量次序
下表顯示的是各超聲波發(fā)射器的發(fā)射次序。
根據(jù)所設(shè)定的輸出頻率，采樣頻率會(huì)自動(dòng)選擇到20或32Hz。測量次序zui大50ms（采樣20Hz時(shí)）或31ms（采樣32Hz時(shí)）下一循環(huán)
超聲波測量軸1
（典型6ms）23數(shù)學(xué)運(yùn)算12
超聲波發(fā)射L>UU>LL>UU>LL>UU>LL>UU>LL>U等
模擬輸入測量1、2、3和4或PRT
串口通信上一次測量的數(shù)據(jù)
L>U從下面往上發(fā)送超聲波
U>L從上面往下發(fā)送超聲波
模擬輸入和PRT輸入將會(huì)在第8.3章節(jié)所介紹的輸出下同步進(jìn)行取樣。
信號(hào)處理
瞬時(shí)取樣
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀可以在選定的輸出頻率下（不用平均處理），直接輸出采樣數(shù)據(jù)?？梢赃x擇在20Hz、32Hz或平均時(shí)間采樣（請參考10.2章節(jié)Fxy和Px）。這適用于風(fēng)速風(fēng)向和聲溫的輸出。所有的采樣數(shù)據(jù)都用一個(gè)狀態(tài)代碼傳送。
重測激活
在該模式下，如果發(fā)現(xiàn)了一個(gè)錯(cuò)誤的取樣，儀器就會(huì)在設(shè)定的時(shí)間參數(shù)下重新發(fā)送一個(gè)超聲波。
校準(zhǔn)激活/禁止
校準(zhǔn)功能（提供指示點(diǎn)和傳感器屏蔽補(bǔ)償）可以禁止不正確的操作、退回到初始。
選擇上述參數(shù)是通過GILLWind軟件或用超級(jí)終端來設(shè)定Fx或Px命令
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