一种超声波换能器测风阵列及其测风方法与流程

技术特征：

1.一种超声波换能器测风阵列，包括主壳体、支撑所述主壳体的连接臂以及设置于所述主壳体上的测风机构，其特征在于，所述主壳体内安装有测风电路，所述测风机构包括预设数量的超声波换能器、安装固定接头以及柱臂，其中，所述预设数量的超声波换能器分为三个对射组，每个对射组均封装于各自的安装固定接头内，各个所述安装固定接头分别通过所述柱臂与所述主壳体相连，三个所述安装固定接头处于同一水平面上并且构成等边三角形。

2.根据权利要求1所述的超声波换能器测风阵列，其特征在于，三个所述安装固定接头所在的水平面高于所述主壳体的顶盖，三个所述安装固定接头所在的水平面与所述顶盖之间相距300毫米。

3.根据权利要求1所述的超声波换能器测风阵列，其特征在于，所述主壳体的底部设置有扩展口以及与所述测风电路相连的数据通讯接口。

4.根据权利要求1所述的超声波换能器测风阵列，其特征在于，所述顶盖上还设置有数字指南针和指北方向标。

5.根据权利要求1所述的超声波换能器测风阵列，其特征在于，相邻两个对射组之间的间距为200毫米，各个所述超声波换能器的晶片为直径为10毫米的圆形晶片，所述柱臂和所述安装固定接头的直径均为20毫米。

6.一种应用于权利要求1至5中任一所述的超声波换能器测风阵列中的测风方法，其特征在于，所述方法包括：

根据当前风向与三个对射组构成的等边三角形中的第一边的夹角，建立各条边分别对应的当前风速与所述夹角之间的关联关系；

确定当前顺风时间关系值，并根据所述当前顺风时间关系值所在的范围以及建立的所述关联关系，确定当前的风向和风速。

7.根据权利要求6所述的测风方法，其特征在于，当所述夹角的范围为大于或者等于0°并且小于20°时，按照下述公式建立与第二边对应的当前风速与所述夹角之间的关联关系：

按照下述公式建立与第三边对应的当前风速与所述夹角之间的关联关系：

其中，d表示相邻两个对射组之间的间距，t_AC表示所述第二边对应的顺风时间差值，t_CA表示所述第二边对应的逆风时间差值，t_CB表示所述第三边对应的顺风时间差值，t_BC表示所述第三边对应的逆风时间差值，v_声表示超声波的声速，v_风表示当前风速，θ表示所述夹角。

8.根据权利要求6所述的测风方法，其特征在于，当所述夹角的范围为大于或者等于20°并且小于或者等于30°时，按照下述公式建立与第二边对应的当前风速与所述夹角之间的关联关系：

按照下述公式建立与第一边对应的当前风速与所述夹角之间的关联关系：

其中，d表示相邻两个对射组之间的间距，t_AC表示所述第二边对应的顺风时间差值，t_CA表示所述第二边对应的逆风时间差值，t_AB表示所述第一边对应的顺风时间差值，t_BA表示所述第一边对应的逆风时间差值，v_声表示超声波的声速，v_风表示当前风速，θ表示所述夹角。

9.根据权利要求6所述的测风方法，其特征在于，按照下述公式确定当前的风向和风速：

$Q_1=\frac{(t_{CA}-t_{AC})t_{CB}{t}_{BC}-(t_{CB}-t_{BC})t_{AC}{t}_{CA}}{(t_{CB}-t_{BC})t_{AC}{t}_{CA}+(t_{CA}-t_{AC})t_{CB}{t}_{BC}}$

$N_1=\frac{d}{t_{AC}}+\frac{d}{t_{CB}}-\frac{d}{t_{CA}}-\frac{d}{t_{BC}}$

$Q_2=2\·\frac{(t_{CA}-t_{AC})t_{AB}{t}_{BA}}{(t_{BA}-t_{AB})t_{AC}{t}_{CA}}-1$

$N_2=\frac{d}{t_{AB}}-\frac{d}{t_{BA}}$

其中，v_风表示当前风速，θ表示当前风向与三个对射组构成的等边三角形中的第一边的夹角，d表示相邻两个对射组之间的间距，t_AC表示所述第二边对应的顺风时间差值，t_CA表示所述第二边对应的逆风时间差值，t_CB表示所述第三边对应的顺风时间差值，t_BC表示所述第三边对应的逆风时间差值，t_AB表示所述第一边对应的顺风时间差值，t_BA表示所述第一边对应的逆风时间差值。