本申请实施例提供了一种矢量风速测量方法及装置，所述方法基于测量设备完成测量，所述测量设备包括一端呈平面设置的多孔管道、N个环绕多孔管道平面中心均匀分布的光纤传感器探头，所述方法包括：获取各光纤传感器探头在目标风场时的波长采集数据，并依据波长采集数据确定波长偏移量最大的第一传感器；提取第一传感器的第一相关数据；确定第一传感器第一方向相邻的第二传感器，并提取第二传感器的第二相关数据；确定与第一传感器第二方向相邻的第三传感器，并提取第三传感器的第三相关数据；依据第一相关数据、第二相关数据和第三相关数据，确定目标风场的风速方向。本方案可以确定目标风场的风速矢量信息。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光纤传感器，具体而言，本申请涉及一种矢量风速测量方法及装置。
技术介绍
1、随着生产力的发展，传感信息在工农业生产、气象监测、风力发电、环境、空气动力学等领域发挥着越来越重要的作用。气体流速测量作为传感信息中的重要部分，传统的风速计与风速测量技术基本上只能完成风速大小的测量，没有进一步得到风速的矢量信息。
技术实现思路
1、本申请各实施例提供了一种矢量风速测量方法及装置，可以对矢量风速的风向及风速进行测量。
2、所述技术方案如下：
3、第一方面，本申请提供了一种矢量风速测量方法，所述方法基于测量设备完成测量，所述测量设备包括一端呈平面设置的多孔管道、n个环绕多孔管道平面中心均匀分布的光纤传感器探头，所述方法包括：获取各光纤传感器探头在目标风场时的波长采集数据，并依据波长采集数据确定波长偏移量最大的第一传感器；提取第一传感器的第一相关数据，所述第一相关数据包括第一传感器在目标风场时的第一波长偏移量和第一传感器在最大偏移风场时的第一最大波长偏移量；确定第一传感器第一方向相邻的第二传感器，并提取第二传感器的第二相关数据，所述第二相关数据包括第二传感器的在目标风场时的第二波长偏移量和第二传感器在与第一传感器对应的最大偏移风场时的第三波长偏移量；确定与第一传感器第二方向相邻的第三传感器，并提取第三传感器的第三相关数据，所述第三相关数据包括第三传感器在目标风场时的第四波长偏移量；依据第一相关数据、第二相关数据和第三相关数据，确定目标风场的风速方向。
>4、进一步的，所述依据第一相关数据、第二相关数据和第三相关数据，确定目标风场的风速方向，包括：将第二传感器的第二波长偏移量和第三传感器的第四波长偏移量进行比较，并确定比较结果；依据比较结果、第一相关数据和第二相关数据，确定目标风场的风速方向。5、进一步的，所述依据比较结果、第一相关数据和第二相关数据，确定目标风场的风速方向的过程，依据以下公式确定：
6、
7、其中，θ代表风速方向，x代表第一传感器，x-1代表第二传感器，x+1代表第三传感器，δλx代表第一传感器检测的第一波长偏移量，δλx-1'代表第二传感器检测的第二波长偏移量；δλx-1代表第二传感器的第三波长偏移量；δλxmax代表第一传感器的第一最大波长偏移量；δλx+1代表第三传感器的第四波长偏移量。
8、进一步的，所述方法还包括：在风速方向变化的过程中，确定n个光纤传感器探头的波长采集数据是否非线性均匀变化，若是，则增加光纤传感器探头的数量。
9、进一步的，测量设备还包括设置在多孔管道平面中部的热源，所述光纤传感器探头为直接带隙型半导体材料，所述方法还包括：开启热源，使得各光纤传感器探头具有同样的温度；获取各光纤传感器探头在目标风场时的光谱漂移信息；依据光谱漂移信息进行解调，得到风速信息，所述风速信息包括风速的强度信息与方向信息。
10、进一步的，所述依据光谱漂移信息进行解调，得到风速信息，包括以下方案中的至少一种：对光谱漂移信息按照光强进行强度解调，得到风速强度信息；对光谱漂移信息按照波长进行波长解调，得到风速强度信息。
11、进一步的，所述对光谱漂移信息进行按照光强进行强度解调，得到风速信息，包括：获取温度与光强偏移量之间的第一映射关系；基于光谱漂移信息中的光强信息和第一映射关系，确定对应的第一温度信息，以依据第一温度信息确定风速信息。
12、进一步的，所述对光谱漂移信息进行按照波长进行波长解调，得到风速信息，包括：获取温度与波长漂移量之间的第二映射关系；基于光谱漂移信息中的波长信息和第二映射关系，确定对应的第二温度信息，以依据第二温度信息确定风速信息。
13、进一步的，所述热源的加热方式采取光源加热或电源加热；所述光纤传感器探头采取砷化镓晶体；所述光纤传感器探头通过以下方式获取光谱漂移信息：通过探测光源发出的光经过光纤耦合器后进入砷化镓晶体，经过砷化镓晶体后的反射光通过传输光纤经由光纤耦合器传入探测仪器，探测仪器把接收到的光转换为数字信号，以依据数字信息确定光谱漂移信息。
14、第二方面，本申请提供了一种矢量风速测量装置，所述装置基于测量设备完成测量，所述测量设备包括一端呈平面设置的多孔管道、n个环绕多孔管道平面中心均匀分布的光纤传感器探头，所述装置包括：波长数据采集模块，用于获取各光纤传感器探头在目标风场时的波长采集数据，并依据波长采集数据确定波长偏移量最大的第一传感器；第一数据采集模块，用于提取第一传感器的第一相关数据，所述第一相关数据包括第一传感器在目标风场时的第一波长偏移量和第一传感器在最大偏移风场时的第一最大波长偏移量；第二数据采集模块，用于确定第一传感器第一方向相邻的第二传感器，并提取第二传感器的第二相关数据，所述第二相关数据包括第二传感器的在目标风场时的第二波长偏移量和第二传感器在与第一传感器对应的最大偏移风场时的第三波长偏移量；第三数据采集模块，用于确定与第一传感器第二方向相邻的第三传感器，并提取第三传感器的第三相关数据，所述第三相关数据包括第三传感器在目标风场时的第四波长偏移量；风速方向确定模块，用于依据第一相关数据、第二相关数据和第三相关数据，确定目标风场的风速方向。
15、第三方面，本申请提供了一种网络设备，包括：存储器、收发机、以及处理器；其中，所述存储器，用于存储计算机程序；所述收发机，用于在所述处理器的控制下收发数据；所述处理器，用于读取所述存储器中的计算机程序并执行如第一方面或第二方面所述方法。
16、第四方面，本申请提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第二方面所述方法。
17、本申请提供的技术方案带来的有益效果是：
18、本申请的方案可以应用在矢量风速的测量场景中，可以测量风速的方向和风速信息。具体来说，本方案可以设计用于测量风速的测量设备，测量设备可以包括一端呈平面设置的多孔管道、n个环绕多孔管道平面中心均匀分布的光纤传感器探头。
19、在确定风速方向的过程中，本方案可以获取各光纤传感器探头在目标风场时的波长采集数据，并依据波长采集数据确定第一传感器、第二传感器和第三传感器，其中，第一传感器可以为在目标风场时波长偏移量最大的光纤传感器探头，第二传感器为第一传感器在第一方向(如顺时针方向)相邻的光纤传感器探头，第三传感器为第一传感器在第二方向(如逆时针方向)相邻的光纤传感器探头。确定第一传感器、第二传感器和第三传感器之后，可以获取各传感器对应的相关数据，如第一相关数据、第二相关数据和第三相关数据，所述第一相关数据包括第一传感器在目标风场时的第一波长偏移量和第一传感器在最大偏移风场时的第一最大波长偏移量；所述第二相关数据包括第二传感器的在目标风场时的第二波长偏移量和第二传感器在与第一传感器对应的最大偏移风场时的第三波长偏移量；所述第三相关数据包括第三传感器在目标风场时的第四波长偏移量。确定第一相关数据、第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种矢量风速测量方法，其特征在于，所述方法基于测量设备完成测量，所述测量设备包括一端呈平面设置的多孔管道、N个环绕多孔管道平面中心均匀分布的光纤传感器探头，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据第一相关数据、第二相关数据和第三相关数据，确定目标风场的风速方向，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据比较结果、第一相关数据和第二相关数据，确定目标风场的风速方向的过程，依据以下公式确定：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量设备还包括设置在多孔管道平面中部的热源，所述光纤传感器探头为直接带隙型半导体材料，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述依据光谱漂移信息进行解调，得到风速信息，包括以下方案中的至少一种：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对光谱漂移信息进行按照光强进行强度解调，得到风速信息，包括：
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对光谱漂移信息进行按照波长进行波长解调，得到风速信息，包括：
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述热源的加热方式采取光源加热或电源加热；所述光纤传感器探头采取砷化镓晶体；所述光纤传感器探头通过以下方式获取光谱漂移信息：通过探测光源发出的光经过光纤耦合器后进入砷化镓晶体，经过砷化镓晶体后的反射光通过传输光纤经由光纤耦合器传入探测仪器，探测仪器把接收到的光转换为数字信号，以依据数字信息确定光谱漂移信息。
10.一种矢量风速测量装置，其特征在于，所述装置基于测量设备完成测量，所述测量设备包括一端呈平面设置的多孔管道、N个环绕多孔管道平面中心均匀分布的光纤传感器探头，所述装置包括：
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【技术特征摘要】
1.一种矢量风速测量方法，其特征在于，所述方法基于测量设备完成测量，所述测量设备包括一端呈平面设置的多孔管道、n个环绕多孔管道平面中心均匀分布的光纤传感器探头，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据第一相关数据、第二相关数据和第三相关数据，确定目标风场的风速方向，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据比较结果、第一相关数据和第二相关数据，确定目标风场的风速方向的过程，依据以下公式确定：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量设备还包括设置在多孔管道平面中部的热源，所述光纤传感器探头为直接带隙型半导体材料，所述方法还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述依据光谱漂移信息进行解调，得到风速信息，包括以下方案中的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张兴宇，杨天宇，董玉明，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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