本申請公開了一種提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括：高壓脈沖電路單元、發(fā)開關(guān)、發(fā)換能器、收換能器、收開關(guān)、接收電路單元，所述高壓脈沖電路單元輸出端連接發(fā)開關(guān)輸入端，所述發(fā)開關(guān)輸出端連接發(fā)換能器，所述收開關(guān)分別與發(fā)換能器、收換能器輸出端連接，所述收開關(guān)的輸出端連接接收電路單元。本申請將遲滯作為出廠參數(shù)配置到設(shè)備中，既提高了測量精度，同時降低了使用復(fù)雜性。在環(huán)境溫度變化時，僅需要微調(diào)工作頻率即可維持高精度測量；頻率的實時測量是伴隨性質(zhì)的，不影響當(dāng)前的風(fēng)速風(fēng)向測量。的風(fēng)速風(fēng)向測量。的風(fēng)速風(fēng)向測量。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)
[0001]本申請涉及傳感器
，尤其涉及一種提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
[0002]常用的超聲波風(fēng)傳感器分為兩種，一類是渡越式，另一類是共振腔方式。渡越式超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器通常有四顆超聲波換能器，也有三顆的情況，兩者在算法上有些差異，但在各方向渡越時間測量上面是一致的。
[0003]比如，以四顆換能器直接對射式為例，四顆換能器，分別對應(yīng)東西南北四個方向，在測量時，分別測量北到南的渡越時間，再測南到北的渡越時間，傳輸距離由結(jié)構(gòu)確定下來，北到南的分量風(fēng)速是傳感器需要測得最終值，分量風(fēng)速的精度取決于渡越時間的測量精度。遲滯時間很小的測量誤差都會導(dǎo)致分量風(fēng)速比較大的誤差，因此如何解決遲滯帶來的誤差，是提高超聲波風(fēng)傳感器精度的關(guān)鍵。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0004]本申請實施例提供一種提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)，通過解決遲滯帶來的誤差，提高超聲波風(fēng)傳感器的精度。
[0005]本申請實施例提供一種提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括：高壓脈沖電路單元、發(fā)開關(guān)、發(fā)換能器、收換能器、收開關(guān)、接收電路單元，所述高壓脈沖電路單元輸出端連接發(fā)開關(guān)輸入端，所述發(fā)開關(guān)輸出端連接發(fā)換能器，所述收開關(guān)分別與發(fā)換能器、收換能器輸出端連接，所述收開關(guān)的輸出端連接接收電路單元。
[0006]優(yōu)選的，所述發(fā)開關(guān)、收開關(guān)包括中央控制器、信號檢測模塊、計時芯片、開關(guān)控制電路，所述中央控制器與信號檢測模塊、計時芯片、開關(guān)控制電路電連接，所述開關(guān)控制電路為電子開關(guān)芯片或者MOS開關(guān)管，中央控制器為單片機或者ARM處理器，信號檢測模塊包括信號放大、AD轉(zhuǎn)換電路，計時芯片為時鐘芯片。
[0007]優(yōu)選的，所述發(fā)開關(guān)、收開關(guān)的信號檢測模塊與計時芯片的計時觸發(fā)引腳電連接。
[0008]優(yōu)選的，所述發(fā)開關(guān)的開關(guān)控制電路與發(fā)換能器電連接。
[0009]優(yōu)選的，所述收開關(guān)的開關(guān)控制電路包括兩路通斷控制電路，所述兩路通斷控制電路分別與發(fā)換能器、收換能器電連接。
[0010]本申請實施例采用的上述至少一個技術(shù)方案能夠達到以下有益效果：
[0011]1)本申請將遲滯作為出廠參數(shù)配置到設(shè)備中，既提高了測量精度，同時降低了使用復(fù)雜性。
[0012]2)本申請在環(huán)境溫度變化時，僅需要微調(diào)工作頻率即可維持高精度測量；
[0013]3)本申請的頻率的實時測量是伴隨性質(zhì)的，不影響當(dāng)前的風(fēng)速風(fēng)向測量。
附圖說明
[0014]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0015]圖1為換能器的測試通過采用掃頻方式的原理框圖；
[0016]圖2為本申請一種提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)的原理框圖；
[0017]圖3為本申請一種提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)的發(fā)開關(guān)、收開關(guān)的具體原理框圖；
[0018]圖4為本申請一種提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)的發(fā)開關(guān)與外圍模塊連接原理框圖；
[0019]圖5為本申請一種提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)的收開關(guān)與外圍模塊連接原理框圖。
具體實施方式
[0020]為使本申請的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本申請具體實施例及相應(yīng)的附圖對本申請技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0021]以下結(jié)合附圖，詳細說明本申請各實施例提供的技術(shù)方案。
[0022]傳統(tǒng)換能器的測試通過是采用掃頻方式，原理如圖1所示。首先開關(guān)連通高壓脈沖發(fā)生器與換能器，調(diào)整高壓脈沖發(fā)生器脈沖個數(shù)、幅度、頻率參數(shù)，并啟動，緊接著將開關(guān)連通換能器與示波器通道，觀察換能器收到的反射信號，再換一個頻率重復(fù)這個過程，找出幅度最大時對應(yīng)的頻點，該頻點就是換能器的頻率。實際的掃頻測試需要硬件電路支持才可以操作，這里只是講一個原理。
[0023]針對超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器設(shè)備，顯然無法使用這種掃頻方式測量換能器頻率，一是缺少反射板這一硬件，若緊靠對方的換能器做反射，其信號幅度太小，基本無法識別，另外設(shè)備在工作時也沒有時間做這種測量，針對該種設(shè)備，需要開發(fā)一種伴隨方式的頻率測量。也就是說頻率測量工作不能影響正常的風(fēng)速風(fēng)向測量。
[0024]本申請實施例提供一種實現(xiàn)如上述提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)，如圖2所示，包括：高壓脈沖電路單元、發(fā)開關(guān)、發(fā)換能器、收換能器、收開關(guān)、接收電路單元，高壓脈沖電路單元輸出端連接發(fā)開關(guān)輸入端，發(fā)開關(guān)輸出端連接發(fā)換能器，收開關(guān)分別與發(fā)換能器、收換能器輸出端連接，收開關(guān)的輸出端連接接收電路單元。其中，高壓脈沖電路單元為超聲波發(fā)生器，接收電路單元為用于顯示超聲波信號的顯示屏、示波器或者其他信號測試儀器。
[0025]如圖2所示，在測試發(fā)換能器到收換能器的渡越時間時，發(fā)開關(guān)連通高壓脈沖電路單元到發(fā)換能器，收開關(guān)連通接收電路單元到收換能器，高壓脈沖電路單元的高壓脈沖信號觸發(fā)計時芯片開始計時，收開關(guān)的高壓脈沖電信號接收端觸發(fā)計時芯片停止計時，停止計時與開始計時的時間差為發(fā)換能器到收換能器的渡越時間。
[0026]同時，超聲波脈沖從發(fā)換能器發(fā)出超聲波到收換能器需要一定時間，該時間與溫度、風(fēng)速、結(jié)構(gòu)尺寸相關(guān)，本申請談到的頻率測試就是利用這段時間完成的，換能器在高壓
電脈沖結(jié)束后，其振蕩不會馬上停止，有很長時間的余震，而余震的頻率恰好是換能器的頻率，與激勵的電脈沖頻率無關(guān)。
[0027]在測試計算發(fā)換能器頻率時，發(fā)開關(guān)連通高壓脈沖電路單元到發(fā)換能器，收開關(guān)連通收換能器到接收電路單元，在高壓脈沖電路單元發(fā)出的高壓電脈沖串激勵完成后，發(fā)開關(guān)斷開發(fā)換能器，收開關(guān)連通發(fā)換能器到接收電路單元，接收電路單元根據(jù)收到的信號的過零點間隔計算出發(fā)換能器頻率f0，在完成發(fā)換能器頻率f0測量后，收開關(guān)斷開發(fā)換能器，再將收換能器連接到接收電路單元，接下去再進行正常的渡越時間測量。其它換能器的頻率測量原理與此一樣，此處不再贅述。
[0028]如圖3所示，發(fā)開關(guān)、收開關(guān)包括中央控制器、信號檢測模塊、計時芯片、開關(guān)控制電路，中央控制器與信號檢測模塊、計時芯片、開關(guān)控制電路電連接，開關(guān)控制電路為電子開關(guān)芯片或者MOS開關(guān)管，中央控制器為單片機或者 ARM處理器，信號檢測模塊包括信號放大、AD轉(zhuǎn)換電路，計時芯片為時鐘芯片。其中，中央控制器根據(jù)信號檢測模塊、計時芯片得到的對應(yīng)參數(shù)，向開關(guān)控制電路發(fā)出控制信號，實現(xiàn)渡越時間測量或者換能器頻率頻率測試。
[0029]如圖4、5所示，發(fā)開關(guān)、收開關(guān)的信號檢測模塊與計時芯片的計時觸發(fā)引腳電連接，發(fā)開關(guān)、收開關(guān)在測量發(fā)換能器到收換能器的渡越時間時，發(fā)開關(guān)的計時芯片的計時觸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：高壓脈沖電路單元、發(fā)開關(guān)、發(fā)換能器、收換能器、收開關(guān)、接收電路單元，所述高壓脈沖電路單元輸出端連接發(fā)開關(guān)輸入端，所述發(fā)開關(guān)輸出端連接發(fā)換能器，所述收開關(guān)分別與發(fā)換能器、收換能器輸出端連接，所述收開關(guān)的輸出端連接接收電路單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高超聲波風(fēng)傳感器精度的測量和校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)開關(guān)、收開關(guān)包括中央控制器、信號檢測模塊、計時芯片、開關(guān)控制電路，所述中央控制器與信號檢測模塊、計時芯片、開關(guān)控制電路電連接，所述開關(guān)控制電路為電子開關(guān)芯片或者MOS開關(guān)管，中...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王險峰，崔磊，
申請(專利權(quán))人：蘇州斯威高科信息技術(shù)有限公司，
類型：新型
國別省市：
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