[发明专利]一种感知流速变化的压电纤维阵列传感器及其测量方法

权利要求书

1.一种感知风速变化的压电纤维阵列传感器测量方法，其特征在于：所述测量方法将感知风速变化的压电纤维阵列传感器放置于风场内，将传感器的微型阵列条状纤维传感单元(2)正对风速方向，采集传感器输出单元的输出信号；再通过线性拟合方法标定风速与感应电信号之间的数学关系；

所述感知风速变化的压电纤维阵列传感器采用风洞实验过程如下：

步骤1，将所述传感器放置于风洞(8)中，使单片条状纤维传感单元(2)正对风速方向；

步骤2，在风洞(8)中部设有一挡板(7)，快速向上抽挡板(7)，记录此时的冲击感应电压值U₁，同时记录此时的风速大小；同理，按此方法可获得每片条状纤维传感单元(2)的感应电压值U_m；

步骤3，在同一风速的条件下，在平面内旋转所述传感器，记录每片条状纤维传感单元(2)的感应电压值U_m，以及此时旋转的角度α；同理，改变风速大小，记录在不同风速条件下的U_m和α；

通过线性拟合方法标定风速与感应电信号之间的数学关系包括如下步骤：

第一步：通过风洞实验，标定风速大小V和方向α，以及标定单片条状纤维传感单元受法向风速冲击的特征值，即感应电信号U_m,其中m为传感单元的个数，V为风速大小；

第二步：采用2次线性拟合方法拟合第一步中每片传感单元的感应电信号U_m与V_normal的关系，即获得单片传感单元法向气流冲击特征曲线，数学关系为：

其中，A_m为每片条状纤维传感单元的特征系数，其通过上述拟合获得；V_normal为气流在单片条状传感单元面上的垂直分量；

第三步：根据阵列的几何关系，反推气流大小与方向；

V_normal＝V_n*sin(α_n) (2)

其中，V_n和α_n分别为阵列中任意两片传感单元通过计算反推的气流大小与方向，所述任意两片传感单元有夹角；

第四步：根据第三步中得到的气流大小与方向V_n和α_n，结合第一步标定值V和α，采用平均计算的方法获得和

其中为计算风速方向误差，单位为°；为计算风速大小误差，单位为％；N为平均计算的次数。