360度平面全风向风速传感器

《360度平面全风向风速传感器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛项目报告题目：360°平面全风向风速传感器学校：南京航空航天大学指导教师：顾蕴松组别：本科组应用类别：控制系统类平台：MSP430参赛队成员名单（含每人的邮箱地址，用于建立人才库）：徐添豪本科djgdskmkcmm@163.com季乐本科jlnanh@hotmail.com左伟本科zuoweistu@yahoo.cn视频文件观看地址：未拍摄邮寄地址和收件人联系方式江苏省南京市白下区御道街29号210016徐添豪15250950733左伟1529

2、5762745360°平面全风向风速传感器摘要：随着中国航空航天事业的发展，流体流动方向和速度的测量的重要性越来越突出。但是目前的测量手段都有着各自的缺陷，本文旨在设计一种新的风向风速传感器。运用目前比较成熟的七孔探针测量原理、基于MSP430单片机的数据采集和控制，制作了一个可以高精度测量平面全风向的风速传感器。最后在此基础上讨论平台的优势与劣势。关键词：航空航天；风速风向；MSP430单片机DetectorforSpeedandDirectionofFluidofAllDirectioninPl

3、aneAbstract:Withthedevelopmentofaeronauticsandastronauticsinchina,detectingthespeedanddirectionoffluidplaysamoreandmoreimportantroleinindustry.Thispaperaimstodesignanewmethodinviewofthelimitationsofcurrentfluidsensors.Thisnewsensorcanmeasurethespeedand

4、directionoffluidofalldirectioninplanepreciselybasedonthetheoryofseven-holeprobeanddataacquisitionwithMSP430MCU.Finally,weanalyzethestrengthsandweaknessesofthisplatform.Keywords:AeronauticsandAstronautics;SpeedandDirectionofFluid;MSP430MCU1.引言随着中国近年来航空航

5、天事业的高速发展，高精度、应用范围广的流动测量技术的重要性逐渐凸显。此外该技术不仅在航空航天有着重要作用，在气象检测、环境控制、管道流量流速测控、生命环境保障、流体机械设计等众多需要流体流动测量的等场合中都有着重要地位。传统的气流方向和速度测量通常采用两种形式：五孔探头（以及七孔探头等多孔探头）测量和热线法/热膜法测量。五孔探头法测量流速流向是应用较为广泛的测量手段。这种方法方便、快速，所需的设备和技术简单，易于实现，但只能用来测量探头范围内的气流偏角。热线/热膜法测量以热线/热膜为感受元件，随流速

6、变化直接输出电信号，因而与前者相比，响应更快，滞后效应小，动态响应宽，可以用来测量非定常流的流动参数。但热线较为脆弱，不适合于流速较高或非气体流动的场合。热膜探头虽然机械强度较高，但是加工复杂，维护不便，使用受到了一定的限制。并且国内市场上的产品普遍存在着精度低使用寿命短的问题，而从外国进口相关设备则会存在价格昂贵以及技术封锁的问题。在此背景下，我们旨在设计出并完成一可以测量平面内的流动的流速流向测量设备。它通过多孔压力测试技术可以测量正负180°范围内气流，极大地扩大了可测量的范围。并且可以与计算

7、机通过无线通信实现数据的传输，以方便数据的后续处理。这样的仪器工作可靠，精度较高，维护方便，并适合使用频繁的场合。该系统可以经过改进封装使其适用于更多的场合，比如实时环境监控，非定常流测量，横风校准仪（用于坦克、火炮等的弹道校准）和教学科研中的流动测量。2.系统方案系统分为硬件和软件两部分。系统硬件可以分为模型、压强传感器模块、数据处理模块、显示模块、无线模块和上位机用户平台六部分。六个模块相互对应，共同完成数据从采集、转换、处理、存储和向上位机传输和显示的功能。系统软件包括单片机控制软件和上位机平

8、台。系统框图如下：图1系统框图图2圆柱俯视图模型模块为一圆柱，8个测压孔均布于圆柱某一平面。如下图：该模型为流体力学中的经典模型：圆柱绕流，测量原理基于七孔探针。七孔探针可测量气流偏角为78°的大偏角流动，测试精度为1%，并且可以得到空间流场某点的总压、静压。我们利用七孔探针测量大流动角下的总压、静压及方位角的原理，重新组织公式得到了适合我们使用的公式，并且进行了精度的验证。结果证明我们的公式是有足够的精度的，能够满足工程测量的要求。修正后的公式如下：图3根据上述两个