自适应峰值匹配法在风速测量中的应用

张 皓，刘纪元 ，焦学峰，王 婧

（1.沈阳航空航天大学 电子信息工程学院，辽宁 沈阳 110136；2.中国科学院声学研究所 综合声纳实验室，北京 100080；3.北京航瑞博泰科技有限公司 北京 100102）

风作为一种自然现象，它是影响气候变化的重要因素之一，本身又蕴藏着巨大的能量，能对人类活动产生重大影响。目前风向风速测量仪已广泛应用于气象、航空航海、桥梁道路、风能发电、农业生产等行业，前景广阔[1]。超声波测量技术以其无需转动部件、无起动风速、损耗低、安装方便，精度高等特点近年来发展很快。时差法是这种技术测速最常采用的一种算法，它的关键在于回波时差的准确测量。由于超声波风矢量测量回波数据量较大，传统方法在时差法测量中速度慢、准确性差，针对这些问题，本文提出了一种快速自适应波形幅值匹配技术。的差异来测量风速[2-3]。选取两只收发并置传感器A、B，使两者距离固定L，当A发射，B接收时，超声波顺风传播，传播速度快；当B发射，A接收时，超声波逆风传播，传播速度降低，渡越时间长，如图1所示。

图1 时差法测量原理图Fig.1 Schematic of time difference measurement

1 基于时差法的风矢量测量原理

时差法测量风速是利用超声波顺风、逆风传播渡越时间

顺风情况下，信号传播渡越时间tAB为：逆风情况下，信号传播渡越时间tAB为：

L为两传感器之间的距离。C为超声波传播速度，与温度有关，在空气中常温下约为340 m/s。v为风速，由上面两式可求得风速v：

Δt为顺风、逆风渡越时间差绝对值。式中不含声速C，只要测出顺流传播时间tAB和两路回波时差Δt，即可得到风速。……