[发明专利]一种基于总线通信方式的超声风速测量装置

权利要求书

1.一种基于总线通信方式的超声风速测量装置，其特征在于，包括安装在测风塔不同高度的多台总线通信式超声风速仪，安装在测风塔底部的中心控制器，以及用于所述多台总线通信式超声风速仪分别与中心控制器之间连接的公共通信总线；所述多台总线通信式超声风速仪，分别通过公共通信总线，连接至中心控制器。

2.根据权利要求1所述的基于总线通信方式的超声风速测量装置，其特征在于，所述多台总线通信式超声风速仪分别与中心控制器之间采用主从模式通信，即：

所述中心控制器作为主设备，多台总线通信式超声风速仪作为多台从设备，主设备和多台从设备之间采用轮询方式通信，每台从设备具有唯一地址，主设备按顺序依次查询各台从设备的测量数据。

3.根据权利要求1或2所述的基于总线通信方式的超声风速测量装置，其特征在于，每台总线通信式超声风速仪，包括依次连接至公共通信总线的超声波驱动电路、超声波探头组、超声接收信号放大滤波调理单元、数字信号处理器单元和通信接口单元，以及分别与所述超声波驱动电路、超声波探头组、超声接收信号放大滤波调理单元和数字信号处理器单元连接的电源单元；所述数字信号处理器单元与超声波驱动电路连接；

所述超声波驱动电路，连接到超声波探头组，发射超声信号；超声接收信号调理单元连接到超声波探头组，接收超声信号，进行滤波和放大，并输出到数学信号处理器单元，先进行模数信号转换，再进行数字信号处理，进行时延估计，计算得到超声风速和风向；数学信号处理器单元测得的风速风向信号，通过通信接口单元和数据总线发送。

4.根据权利要求3所述的基于总线通信方式的超声风速测量装置，其特征在于，所述超声波探头组，具体为多个超声波探头组成的超声收发阵列。

5.根据权利要求4所述的基于总线通信方式的超声风速测量装置，其特征在于，二维超声测风时，所述超声波探头组为四个正交水平放置的超声波探头；三维超声测风时，所述超声波探头组为六个超声波探头组成的超声收发阵列；

测量各方向上的风速和风向时，需要采用多对超声波探头组成超声波探头组，二维超声测风时，采用两对探头在水平面上的相互垂直的方式同时测得水平面上相互垂直的两个方向上的风速，然后进行正交合成，计算得到水平面上的风速和风向；三维超声测风时，需要三对超声波探头实现三维的风速风向测量。

6.根据权利要求5所述的基于总线通信方式的超声风速测量装置，其特征在于，二维超声测风时，四个正交水平放置的超声波探头，为相互垂直放置的四个超声波探头，两对超声波探头之间的距离相等，并安装在同一水平面上，分别表示东、南、西、北；

相对的两超声波探头信号的传播，通过机械外壳顶盖上的相应反射面实现，以相同频率发射超声波信号并测量其顺、逆向的传播时间；通过相应计算，得到水平风速风向数值。

7.根据权利要求3所述的基于总线通信方式的超声风速测量装置，其特征在于，所述超声波驱动电路，具体为功率放大器。

8.根据权利要求1或2所述的基于总线通信方式的超声风速测量装置，其特征在于，所述公共通信总线，采用RS-485接口作为物理接口，并采用一条双绞线实现总线通信。