1.一种高量程超声波测风系统,其特征在于:包括核心控制器件MCU和采集控制模块;
采集控制模块包括时间测量芯片、超声波发射电路、回波检测电路、通道选择电路和超声波换能器组;
核心控制器件MCU用于通过通道选择电路控制超声波换能器组内超声波换能器的工作状态;
核心控制器件MCU用于控制时间测量芯片驱动超声波发射电路利用超声波换能器发射超声波信号;
回波检测电路用于通过超声波换能器接收超声波回波信号,并将超声波回波信号发送至时间测量芯片;
时间测量芯片用于测量超声波发射信号和回波信号之间的时间差,并将测量数据发送至核心控制器件MCU。
2.如权利要求1所述的一种高量程超声波测风系统,其特征在于:核心控制器件MCU与存储模块连接,存储模块用于存储测量数据;
核心控制器件MCU与显示模块连接,显示模块用于显示测量数据;
核心控制器件MCU与通信模块连接,通信模块用于向远程终端发送测量数据;
核心控制器件MCU与上位机连接,上位机用于监控设备运行状态;
测量数据包括风速和风向。
3.如权利要求1所述的一种高量程超声波测风系统,其特征在于:超声波换能器组包括第一超声波换能器组和第二超声波换能器组;第一超声波换能器组内的若干组超声波换能器按照直通式阵列结构分布,第二超声波换能器组内的若干组超声波换能器按照反射式阵列结构分布。
4.如权利要求3所述的一种高量程超声波测风系统,其特征在于:通道选择电路包括多组继电器,核心控制器件MCU通过同步控制多组继电器的通断进而完成第一超声波换能器组和第二超声波换能器组的工作切换;
通道选择电路还包括多组三极管和多组光耦继电器,光耦继电器的控制端与三极管集电极连接,光耦继电器的执行端与对应的继电器输入端连接;核心控制器件MCU用于控制三极管的通断进而实现超声波换能器组内同一时间有且只有两个换能器同时工作,同时工作的两个换能器同属于第一超声波换能器组或第二超声波换能器组,同时工作的两个换能器中一个用于发射超声波信号,另一个用于接收回波信号。
5.如权利要求4所述的一种高量程超声波测风系统,其特征在于:通道选择电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4、光耦继电器Q5、光耦继电器Q6、光耦继电器Q7、光耦继电器Q8、继电器Q9、继电器Q10、继电器Q11和继电器Q12;核心控制器件MCU的RE‑IN引脚与继电器Q9、继电器Q10、继电器Q11和继电器Q12的控制端连接;
核心控制器件MCU的SEL‑A引脚与三极管Q4的基极连接,三极管Q4的集电极与光耦继电器Q8的4号引脚连接,光耦继电器Q8的3号引脚与光耦继电器Q6的4号引脚连接,核心控制器件MCU的SEL‑B引脚与三极管Q3的基极连接,三极管Q3的集电极与光耦继电器Q8的2号引脚连接,光耦继电器Q8的1号引脚与光耦继电器Q6的2号引脚连接,光耦继电器Q6的1号引脚和
3号引脚与电源端连接;
核心控制器件MCU的SEL‑C引脚与三极管Q2的基极连接,三极管Q2的集电极与光耦继电器Q7的4号引脚连接,光耦继电器Q7的3号引脚与光耦继电器Q5的4号引脚连接,核心控制器件MCU的SEL‑D引脚与三极管Q1的基极连接,三极管Q1的集电极与光耦继电器Q7的2号引脚连接,光耦继电器Q7的1号引脚与光耦继电器Q5的2号引脚连接,光耦继电器Q5的1号引脚和
3号引脚与电源端连接;
光耦继电器Q5的7号引脚和光耦继电器Q8的8号引脚与继电器Q9的输入端连接;光耦继电器Q5的5号引脚和光耦继电器Q8的6号引脚与继电器Q10的输入端连接;光耦继电器Q6的7号引脚和光耦继电器Q7的8号引脚与继电器Q11的输入端连接;光耦继电器Q6的5号引脚和光耦继电器Q7的6号引脚与继电器Q12的输入端连接;
光耦继电器Q5的6号引脚、8号引脚和光耦继电器Q6的6号引脚、8号引脚均与超声波发射电路的输出端连接,光耦继电器Q7的5号引脚、7号引脚和光耦继电器Q8的5号引脚、7号引脚均与回波检测电路的输入端连接;
继电器Q9执行端的两个引脚分别与换能器1A和换能器2A连接,继电器Q10执行端的两个引脚分别与换能器1B和换能器2B连接,继电器Q11执行端的两个引脚分别与换能器1C和换能器2C连接,继电器Q12执行端的两个引脚分别与换能器1D和换能器2D连接;
每个光耦继电器的1号引脚和2号引脚之间导通用于实现7号引脚和8号引脚之间导通,每个光耦继电器的3号引脚和4号引脚之间导通用于实现5号引脚和6号引脚之间导通。
6.如权利要求5所述的一种高量程超声波测风系统,其特征在于:核心控制器件MCU采用STM32F407单片机,时间测量芯片采用TDC‑GP22芯片,光耦继电器Q5 Q8采用AQW214继电~
器,继电器Q9 Q12采用TQ2SA继电器。
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7.如权利要求2所述的一种高量程超声波测风系统,其特征在于:显示模块采用薄膜晶体管液晶显示器TFT‑LCD,通信模块采用NB‑IoT与远程终端信号传输,存储模块采用SD卡进行存储,核心控制器件MCU与上位机通过RS232或RS485实现通信传输。
8.如权利要求3所述的一种高量程超声波测风系统,其特征在于:第一超声波换能器组包括换能器1A(1)、换能器1B(2)、换能器1C(3)、换能器1D(4),第二超声波换能器组包括换能器2A(9)、换能器2B(10)、换能器2C(11)、换能器2D(12);换能器2A(9)、换能器2B(10)、换能器2C(11)、换能器2D(12)呈正方形阵列嵌入上盖(5)底面,换能器1A(1)、换能器1B(2)、换能器1C(3)、换能器1D(4)呈正方形阵列设置在上盖(5)顶面上方,换能器1A(1)、换能器1B(2)、换能器1C(3)、换能器1D(4)高度相同且均采用支杆与上盖(5)连接,上盖(5)设置在底座(7)上方,上盖(5)和底座(7)之间通过不少于一根支柱(6)支撑连接,底座(7)侧壁设置有开关(8),开关(8)用于控制输入电源的通断。