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惡劣氣候對超聲換能器聲場影響的仿真分析
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Simulation Analysis of Influence of Adverse Climate on Radiation Field of Ultrasonic Transducers
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    摘要:

    壓電式超聲風速傳感器相對于傳統的機械測風儀器具有更高的精度和可靠性,但實際使用過程中,一些地區戶外氣候環境復雜,當遭遇惡劣天氣時會對超聲換能器發出的輻射聲場造成影響。利用COMSOL有限元分析軟件針對壓電式換能器在已知半徑的球型區域內聲場分布進行模擬分析,通過改變換能器與空氣耦合的邊界條件,模擬了暴雨和沙暴兩種惡劣天氣情況,對比了兩種情況下換能器輻射聲場的聲壓和聲壓級。結果表明,強降雨天氣條件對超聲波的輻射聲場影響較小,而風沙天氣下,隨著沙塵濃度升高,超聲波聲能衰減越明顯。仿真結果為超聲波風速傳感器在惡劣氣候下測量的技術改進提供了參考和依據。

    Abstract:

    Piezoelectric ultrasonic windspeed sensors have higher accuracy and reliability than traditional mechanical wind instruments. However, in practical application, the outdoor climatic environment in some areas is complicated, and it will affect the radiated sound field emitted by the ultrasonic transducer in severe weather. The COMSOL finite element analysis software is used to simulate the sound field distribution of the piezoelectric transducer in the radiusspherical region. The boundary conditions of the transducer and air coupling are used to simulate the heavy rains and sandstorms in severe weather conditions, and the sound pressure and sound pressure level of the transducer sound field are compared in several cases. The results show that heavy rains have little effect on the ultrasonic radiation sound field. With the increase of dust concentration, the attenuation of ultrasonic signal becomes more obvious. The simulation results provide a reference and basis for the technical improvement of ultrasonic wind speed sensors in severe weather.

    參考文獻
    相似文獻
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引用本文

翟光賢,禹勝林,王冰梅,楊恒祥.惡劣氣候對超聲換能器聲場影響的仿真分析[J].氣象科技,2021,49(3):328~335

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  • 收稿日期:2020-05-15
  • 定稿日期:2020-12-30
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  • 在線發布日期: 2021-06-23
  • 出版日期: 2021-06-30
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