| 基于互相关的小型化低功耗超声波风速风向仪设计 |
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| 引用本文： | 郑健,卢会国.基于互相关的小型化低功耗超声波风速风向仪设计[J].气象科技,2024,52(1):27-36. |
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| 作者姓名： | 郑健 卢会国 |
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| 作者单位： | 1 成都信息工程大学电子工程学院，成都 610225; 2 中国气象局大气探测重点开放实验室，成都 610225;1 成都信息工程大学电子工程学院，成都 610225; 2 中国气象局大气探测重点开放实验室，成都 610225; 3 成都平原城市气象与环境四川省野外科学观测研究站，成都 610225 |
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| 基金项目： | 国家自然基金项目(42075129)、四川省科技计划（气象联合减灾专题）项目(2022YFS0541)资助 |
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| 摘 要： | 超声波风速风向仪具有无转动部件，响应快，精度高的优点，但体积大、功耗高、成本高成为限制超声波风速风向仪广泛使用的主要因素。为了便于超声波风速风向仪的推广和使用，本文采用国产FPGA(Field Programmable Gate Array)并结合FIR(Finite Impulse Respond)滤波器以及互相关检测算法设计了一款超声波风速风向仪，探头之间的距离仅为80 mm,感风面积仅为传统超声波风的1/10,使得省级风洞均可计量检定。整机经过风洞实测，每秒钟可完成50次风速风向测量，在0～5 m/s时风速最大测量误差为±0.3 m/s, 5～20 m/s时风速最大测量误差为±0.5 m/s, 20～30 m/s风速测量最大误差为±5%,稳定风速下风向测量最大误差为±1°以内，总功耗为0.2 W(仅为传统超声波风功耗的1/20)。通过实测数据发现，FPGA结合数字滤波及互相关检测算法相比于传统的DSP(Digital Signal Processor)超声波风速风向仪能明显缩小体积，降低成本功耗。
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| 关 键 词： | FPGA 超声波风速风向仪 互相关 低功耗 |
| 收稿时间： | 2022/12/15 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2023/10/8 0:00:00 |
Miniaturized Low Power Ultrasonic Anemometer Based on Cross-correlation |
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| ZHENG Jian,LU Huiguo.Miniaturized Low Power Ultrasonic Anemometer Based on Cross-correlation[J].Meteorological Science and Technology,2024,52(1):27-36. |
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| Authors: | ZHENG Jian LU Huiguo |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | FPGA ultrasonic anemometer cross correlation low power consumption |
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