O velocímetro ultrasônico 3D é um instrumento de precisão para medir a velocidade e a direção do vento através das propriedades de propagação ultrasônica, cuja precisão de medição é afetada por vários fatores. Os seguintes fatores de impacto do sistema são analisados em termos de condições ambientais, desempenho do equipamento, instalação, processamento de dados e características do meio medido:

I. Factores ambientais

1. Temperatura, umidade e pressão

A velocidade de propagação do ultra-som no ar é significativamente afetada pela temperatura, umidade e pressão do ar. O aumento da temperatura aumenta a velocidade do som, enquanto o aumento da umidade diminui a velocidade do som.

Estabilidade do fluxo de ar e resistência à turbulência

Turbulências ou turbulências em campos de vento naturais podem causar distúrbios no caminho de propagação do ultra-som, afetando a precisão da medição da diferença de tempo. Por exemplo, o aumento da intensidade da turbulência em ambientes de ventos fortes pode levar a flutuações nos dados de medição.

Interferenças climáticas e ambientais

Fenômenos meteorológicos como chuva e neve, gotas de névoa podem espalhar ou absorver energia ultrasônica, causando diminuição do sinal; As partículas, como a poeira, podem estar ligadas à superfície do instrumento, afetando o desempenho do conversor.

II. Fatores de desempenho do equipamento

Frequência e precisão do conversor

A frequência de emissão e a sensibilidade do transductor afetam diretamente a resolução da medição. Ultra-som de alta frequência pode melhorar a precisão, mas a distância de transmissão é limitada; A baixa frequência pode diminuir a resolução.

Precisão da medição do tempo

O cálculo da velocidade do vento depende da medição precisa da diferença de tempo de ida e volta da ultra-som. Se a resolução do tempo for insuficiente (por exemplo, inferior a nanossegundos), pequenas mudanças na velocidade do vento podem ser ignoradas.

Ruído de circuito e interferência de sinal

O ruído do circuito analógico é sobreposto a um sinal ultrasônico fraco, reduzindo a relação sinal-ruído. É necessário suprimir a interferência através de cabos blindados, circuitos de filtro e algoritmos de software.

Instalação e fatores mecânicos

Posição e ângulo da instalação

O instrumento deve estar longe dos obstáculos e o caminho do ultra-som deve ser paralelo à direção do fluxo. Se a instalação for inclinada ou se houver um bloqueio, a perturbação do fluxo de ar pode causar desvios de medição.

Vibração e estabilidade mecânica

As vibrações do dispositivo (como o vento que sopra ou a fixação instável) podem alterar o caminho de propagação do ultra-som, introduzindo erros. É necessário um suporte anti-vibração e garantir uma conexão de firmware confiável.

Processamento de dados e algoritmos

1. Algoritmos de processamento de sinais

As características do sinal ultrasônico devem ser extraídas por meio de transformações de Fourier ou algoritmos relacionados e compensar o efeito de parâmetros ambientais, como a temperatura, na velocidade do som. A latencia do algoritmo pode levar a um atraso na resposta dinâmica do campo eólico.

Erro de resolução de vetores tridimensionais

Os sinais ultrassônicos em três dimensões devem ser fusionados para calcular o vetor de velocidade do vento. Se os canais não tiverem sincronização de tempo suficiente ou ganhos inconsistentes, isso pode levar a desvios do vento.

Características do meio testado

Composição do ar e impurezas

A poeira no ar, gases corrosivos (como SO₂) podem poluir a superfície do conversor de energia ou absorver a energia ultrasônica, resultando na diminuição do sinal.

2. Efeito de stratificação de temperatura e umidade

Diferenças de temperatura e umidade em diferentes alturas podem formar um gradiente de velocidade sonora, causando uma curvatura do caminho de propagação de ultra-som (fenômeno de refração), que afeta a precisão da medição.

Manutenção e Calibração

Necessidades de calibração regular

A calibração regular é necessária com fontes de velocidade do vento padrão, como túneis de vento, para compensar erros a longo prazo, como envelhecimento do conversor, deriva de circuito.

2. Envelhecimento e limpeza do transformador

A redução da sensibilidade ou desvios frequentes podem ocorrer após o uso prolongado do transformador, o que requer a limpeza e substituição regulares de componentes envelhecidos.