基于二次分数低阶协方差的超声波风速风量方法

刘小松; 任玮; 单泽彪; 刘云清

doi:doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0736

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 读者登录期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

基于二次分数低阶协方差的超声波风速风量方法

更新时间：2025-10-22

- 基于二次分数低阶协方差的超声波风速风量方法
- 暂无标题
- 太阳能学报 2025年46卷第9期页码：34-41
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  吉林省自然科学基金（YDZJ202301ZYTS412）;吉林省教育厅科学技术项目（JJKH20240938KJ）;吉林省教育厅产业化培育项目（JJKH20240940CY）
- DOI：doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0736
  中图分类号： TH765
- 网络出版：2025-10-14，
  
  纸质出版：2025
- 稿件说明：
移动端阅览
刘小松, 任玮, 单泽彪, 等. 基于二次分数低阶协方差的超声波风速风量方法[J]. 太阳能学报, 2025,46(9):34-41.
刘小松, 任玮, 单泽彪, 等. 基于二次分数低阶协方差的超声波风速风量方法[J]. 太阳能学报, 2025,46(9):34-41. DOI： doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0736.

DOI：

摘要

为解决强脉冲噪声背景下超声波测风系统性能衰退、受环境噪声影响稳定性较差等问题

提出一种基于二次分数低阶协方差的三阵元超声波风矢量测量方法。三阵元超声波阵列结构由3个收发一体式的超声波换能器构成

依托该系统结构并结合二次分数低阶协方差算法求得超声波传播时间

进而得到风矢量估测值。通过搭建的实际测风系统以及对比仿真实验证实了该文方法的有效性。在实际测量中风速风向角的最大测量误差分别为2.2%和2.4°

测量精度满足超声波风速风向测量的基本要求。

Abstract

In order to solve the problems of performance degradation and poor stability of the ultrasonic wind measurement system in the presence of strong impulse noise

a three-element ultrasonic wind vector measurement method using the quadratic fractional low-order covariance algorithm is proposed. The three-element ultrasonic array structure consists of three transceiver-integrated ultrasonic transducers. Based on the system structure and combined with the quadratic fractional low-order covariance algorithm

the propagation time of the ultrasonic wave is obtained

then the wind vector estimation value is obtained. The practicability of the proposed method is verified by the actual wind measurement system and comparative simulation. In the actual measurement

the maximum error of wind speed and wind direction angle is 2.2% and 2.4° respectively

and the measurement accuracy basically meets the requirements of ultrasonic wind direction measurement.

关键词

Keywords

references

叶星汝, 董树锋, 严秋雨, 等. 海上风场短时风速混合威布尔逼近方法[J]. 太阳能学报, 2023, 44(11): 224-230.

SHAN Z B, XIE X R, LIU X S.Wind speed and direction measurement based on three mutually transmitting ultrasonic sensors[J]. IEEE geoscience and remote sensing letters, 2023, 20: 8000205.

单泽彪, 解晓冉, 刘小松, 等. 互射式三阵元超声波传感器的二次相关测风方法[J]. 电子学报, 2023, 51(9): 2428-2436.

ZHAO C, CHEN Z Z, LI J, et al.Wind direction estimation using small-aperture HF radar based on a circular array[J]. IEEE transactions on geoscience and remote sensing, 2020, 58(4): 2745-2754.

FIEDLER M, BERG W, AMMON C, et al.Air velocity measurements using ultrasonic anemometers in the animal zone of a naturally ventilated dairy barn[J]. Biosystems engineering, 2013, 116(3): 276-285.

刘小松, 解晓冉, 单泽彪, 等. 基于互射式三阵元超声波传感器的风矢量测量[J]. 太阳能学报, 2023, 44(9): 411-417.

李琦, 魏永星, 刘颉, 等. 基于时差法超声测风系统的声场分析与研究[J]. 海洋技术学报, 2016, 35(1): 68-73.

单泽彪, 于渤力, 徐再祥, 等. 基于二次相关的超声波风速风向测量方法[J]. 仪器仪表学报, 2023, 44(4): 322-329.

CHENG Z, DEEN M J, PENG H.A low-power gateable vernier ring oscillator time-to-digital converter for biomedical imaging applications[J]. IEEE transactions on biomedical circuits and systems, 2016, 10(2): 445-454.

冷雪冬, 巴斌, 逯志宇, 等. 基于回溯筛选的稀疏重构时延估计算法[J]. 物理学报, 2016, 65(21): 94-102.

单泽彪, 刘小松, 鲁胜麟, 等. 基于双阵元超声波接收阵列的风矢量测量[J]. 仪器仪表学报, 2021, 42(2): 228-234.

石屹然, 齐金伟, 曲思凝, 等. α和高斯混合噪声背景下超声波风矢量测量[J]. 光学精密工程, 2021, 29(11): 2734.

单泽彪, 鲁胜麟, 刘小松, 等. 基于高阶累积量的阵列式超声波传感器风速风向测量[J]. 仪器仪表学报, 2021, 42(6): 279-286.

CHEN Z, GENG X F, YIN F L.A harmonic suppression method based on fractional lower order statistics for power system[J]. IEEE transactions on industrial electronics, 2016, 63(6): 3745-3755.

刘小松, 徐再祥, 单泽彪, 等. 基于二次分数低阶协方差的时延估计方法[J]. 电子测量与仪器学报, 2024, 38(2): 112-119.

LANG H T, ZHANG J, ZHANG X, et al.Ship classification in SAR image by joint feature and classifier selection[J]. IEEE geoscience and remote sensing letters, 2016, 13(2): 212-216.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于互射式三阵元超声波传感器的风矢量测量