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基于超声测速技术的数字大气环境因素测量仪
来源:本站整理  作者:佚名  2011-12-25 08:19:59




    这样就可以得到两组时间数据,t12,t21和t34,t43。设t12和t21为东西方向传播时间,t34和t43为南北方向传播时间;VWX为风速的东西方向分量,VWY为风速的南北方向分量,超声波的速度为Vs。则可以利用获得的时间量准确地求出风速的大小和方向,具体计算过程如下
    e.jpg
                 f.jpg
    VW和cosθ即为所求量。
    (3)二维风速测量方案改进。
    由于使用的超声波传感器探头中心频率为40~50 kHz,超声波的频率较低导致其波长约为0.5~1 cm,系统单次发射的超声波约为10~20个周期的脉冲,为防止两次发射和接收之间出现超声波叠加,所以相对探头之间的距离较大,增加了测速的环境误差,也影响美观。这里为改善这些问题,使用一个反射系数大的反射板放置于超声探头顶端,使发射的超声波经过反射传播给接收探头,减少水平距离。具体方案如图4所示。

g.jpg


    在计算时加入发射偏角即可,不会增加运算难度。
    (4)测速误差分析。
    发射器发出的超声波以速度v在空气中传播,在到达被测物体时被反射,由接收器接收,其往返时间为t,由s=vt/2即可算出被测物体的距离。由于超声波也是一种声波,其声速v受温度影响较大,表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时,如果温度变化不大,则可认为声速基本不变。如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿的方法加以校正。

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2 系统总体设计方案
    系统整体分为:超声波发射接收模块、含有MSP430单片机的中央处理模块、实时显示模块、无线发射等模块。

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