L'anémomètre à ultrasons tridimensionnel est un instrument de précision qui mesure la vitesse et la direction du vent grâce aux propriétés de propagation des ultrasons, dont la précision de mesure est influencée par de nombreux facteurs. Le système analyse ses facteurs d'influence en fonction des conditions environnementales, des performances de l'équipement, du mode d'installation, du traitement des données et des caractéristiques du support testé:

I. facteurs environnementaux

1. Changement de température et d'humidité et de pression atmosphérique

La vitesse de propagation des ultrasons dans l'air est considérablement influencée par la température, l'humidité et la pression atmosphérique. Une augmentation de la température entraîne une augmentation de la vitesse du son, tandis qu'une augmentation de l'humidité entraîne une diminution de la vitesse du son.

2. Stabilité du flux d'air et intensité turbulente

Les turbulences ou les rafales de vent dans les champs de vent naturels peuvent provoquer des perturbations dans le chemin de propagation des ultrasons, affectant la précision de la mesure de la différence de temps. Par exemple, l'intensité accrue de la turbulence dans un environnement de vent fort peut entraîner des fluctuations dans les données de mesure.

3. Perturbations météorologiques et environnementales

Les phénomènes météorologiques tels que la pluie et la neige, les gouttelettes de brouillard et autres dispersent ou absorbent l'énergie ultrasonore, entraînant une atténuation du signal; Les particules telles que la poussière de sable peuvent se fixer à la surface de l'instrument et affecter les performances du transducteur.

II. Facteurs de performance de l'équipement

1. Fréquence et précision du transducteur

La fréquence d'émission et la sensibilité du transducteur affectent directement la résolution de mesure. Les ultrasons à haute fréquence peuvent améliorer la précision, mais la distance de propagation est limitée; Les basses fréquences peuvent réduire la résolution.

2. Précision de mesure de temps

Le calcul de la vitesse du vent repose sur une mesure précise de la différence de temps aller - retour par ultrasons. Si la résolution temporelle est insuffisante (par exemple inférieure à la nanoseconde), de légères variations de vitesse du vent peuvent être ignorées.

3. Bruit de circuit et interférence de signal

Le bruit du circuit analogique se superpose à un signal ultrasonore faible, réduisant le rapport signal sur bruit. Les interférences doivent être supprimées par des câbles blindés, des circuits de filtrage et des algorithmes logiciels.

Iii. Installation et facteurs mécaniques

1. Position et angle d'installation

L'instrument doit être éloigné des obstacles et le trajet ultrasonore doit être parallèle à la direction d'écoulement. Si l'installation est inclinée ou si l'occlusion est présente, les perturbations du flux d'air peuvent entraîner des écarts de mesure.

2. Vibration et stabilité mécanique

Les vibrations de l'appareil (telles que la gigue du vent ou l'instabilité de la fixation) modifient le chemin de propagation des ultrasons, introduisant des erreurs. Un support antivibratoire est requis et assure une connexion firmware fiable.

Iv. Traitement des données et algorithmes

1. Algorithme de traitement du signal

Les caractéristiques du signal ultrasonore doivent être extraites par transformée de Fourier ou par un algorithme associé et l'effet des paramètres environnementaux tels que la température sur la vitesse du son doit être compensé. La hystérésis algorithmique peut entraîner un retard dans la réponse dynamique du champ éolien.

2. Erreur de résolution de vecteur 3D

Les signaux ultrasonores à trois dimensions doivent être fusionnés pour calculer le vecteur vitesse du vent. Si la synchronisation temporelle des canaux est insuffisante ou si les gains ne sont pas cohérents, cela peut entraîner une déviation de la direction du vent.

V. Caractéristiques du milieu testé

1. Composition de l'air et impuretés

La poussière dans l'air, les gaz corrosifs tels que le so₂ peuvent contaminer la surface du transducteur ou absorber l'énergie ultrasonore, provoquant l'atténuation du signal.

2. Effet de jonction de couche de température et d'humidité

Les différences de température et d'humidité à différentes altitudes peuvent former un gradient de vitesse du son, ce qui entraîne une courbure du chemin de propagation des ultrasons (phénomène de réfraction), ce qui affecte la précision de la mesure.

Vi. Maintenance et étalonnage

1. Besoins d'étalonnage réguliers

L'étalonnage périodique avec une source standard de vitesse du vent, telle qu'une soufflerie, est nécessaire pour compenser les erreurs à long terme telles que le vieillissement du transducteur, la dérive du circuit, etc.

2. Vieillissement et nettoyage du transducteur

Une baisse de sensibilité ou une déviation de fréquence peut survenir après une utilisation prolongée du transducteur, qui doit être nettoyé régulièrement et remplacé par des composants vieillissants.