20： 18年 第37卷 第 10期 传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies) 85 DOI：10．13873／J．1000-9787(2018)10--0085-04 基 于 STM32的风速风 向测量 系统设计 陈为星 ，刘 为 国 (安徽理工大学 电气与信息工程学 院，安徽 淮南 232001) 摘 要：结合了传统风速风向的测量方法与现代测量技术，利用超声波采集风速风向信息 ，设计了一种基 于 STM32处理器为核心的精准测量电路。系统选用 FC- 09G精密风速风向测量仪，加以温度补偿电流及 算法 滤波 ，保证 了实验测量结果 的准确性 。所设计 的系统具有 全天候精 准测 量的实际效果 。 关键词：风速风向测量 ；FC- 09G；STM32；峰值检测 ；滤波 中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1000- 9787(2018)10- 0085-04 Design of wind speed and wind direction measurement system based on STM 32 CHEN W ei—xing，LIU Wei—guo (School of Electrical and Information Engineering，University of Anhui for Science and Technology， Huai’nan 232001，China) Abstract： Traditional wind speed and wind direction measurement method are combined with modern measurement technology，and the wind speed and wind direction information are collected by using ultrasonic wave．A precise measurement circuit based on STM32 processor is designed．The system uses the FC- 0 9G precise wind speed and wind direction measur ing instrument，and temperature compensation current and the algor ithm f ilter ing are used to ensure the accuracy of the experimental measurement r esults．The designed system has the actual effect of al1．weather accurate measurement． Keywords： wind speed and wind direction measurement；FC- 0 9G；STM32；peak detection；f ilter ing 0 引 言 现代超声波风速仪 是 目前实际农业及工业科学领 域较为实用的新型仪器 ，不仅设计结构简单 ，坚固耐用，且 有着较高的测量精度，对于自然风中的阵风脉动的高频成 分测量准确 j。
在理 论上 ，测 量风 速 范 围无 上 限 量 ，这就 使得超声波风速仪有着广泛的应用前景。目前 ，超声波测 量风速主要有 2种方法 ：时间差测量法 ，主要是测量超声 波发射到接收 间的时 间或频率 差 ；另外一种 方法是 相位 测 量法，其原理为观察顺风与逆风时测得的超声波波形相位 差计算风矢量信息 。温度湿度等信息会对风速测量结 果产生一定影 响，同时考 虑到超声 波在介质 中的衰减情况 ， 本文设计 了一种基 于 STM32的超声波 风速风 向测 量系统 ， 由灵活可编程的A／D通道进行信息的采集，具有温度湿度 补偿装置和 RS--485信息通信功能。 1 时差法测量原理 由于一维风速风向模型无法测量风向的信息，因此，系 收稿 日期 ：2017—10-09 统用二维风速风向测量模型，可以很好地模拟 自然风的实 际情况，对风矢量进行二维方向分解，再分别测量二维方向 上的风速风向信息 ，极坐标模型表示如 图 1所示 。 北 南 北 I 图 1 极 坐 标 模 型 采用 4个垂直水平放 置的 收发 一体超声 波探头 ，相 对 探头间距离 固定 ，4者 呈正 方 形放 置。如 图 2模 型所 示 。 假设实际风 向如图 中所示 ，则将其在极坐标 中进行分解 ，主 要在 南 北 方 向和 西 东 方 向 上 存 在 分 矢 量。 当探 头 以 200 kHz频率 发射超声 波时 ，分别测得各 方 向顺 风和逆风 时 传播时间为 tl2，t2l，t34，t43，其中 t2l，t34为顺风时间，t12，t43为 逆风时间 。
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