设计了基于TDC-GP22时间数字转换器及STM32G071KBT6型微控制器的高精度三维超声波测风系统,完成了超声波换能器激发和回波信号调理、多路信号切换、电源转换、TDC-GP22接口、通信接口等硬件电路设计,并在此基础上开发了测风系统的软件。搭建了传感器测试的小型风洞,标定和测试实验结果表明,该三维超声波风速仪克服了机械式测风装置存在磨损、寿命短、有启动风速的缺陷,具有较高的风速风向测量精度,风速绝对误差小于±0.2 m/s,风向误差小于±2°,达到同类产品水平,可以满足工程应用。

在细长竖管内安装液位计是测量目标水位高低的常用方式,为了改进当前项目中使用的超声波液位计量程不足、受环境因素影响较大的情况,基于TDC-GP22计时芯片设计了一款宽量程、高精度的脉冲激光液位计。其中硬件方面还包含了STM32最小系统、激光发射和回波信号调理电路等,软件方面以激光测距为理论依据,使用了平均值滤波方式减小误差。经实验验证,文中设计的激光液位计在10 m量程范围内,最大绝对误差为15 mm,最大相对误差为0.3%,与超声波液位计相比具有量程更大和受环境因素影响更小的优点。