一种基于风压传感器的风场空间相关性的确定方法与流程

本发明涉及风场空间相关性计算领域，更具体涉及一种基于风压传感器的风场空间相关性的确定方法。

背景技术：
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一般风场实测选用的机械式风速仪、超声风速仪，仪器本身造价昂贵，且因其重量大、体积大，每个测试点位均需架设观测杆塔以将其固定，更是大大增加了实测成本。这种方法所能布置的观测点位有限，不太可能获取高精度的风场相关性曲线。分布式风压传感器体积小、重量轻，可以直接安装在被测导线表面，且造价仅为超声风速仪的十分之一，能够以小间隔、高密度的方式，在导线上进行布置，从而获取更为准确的空间相关性曲线。在此背景下，本发明依据风压传感器特点、空间相关性曲线变化规律，以及导线表面风压观测的影响因素，提出了一种基于分布式风压传感器的风场空间相关性的计算方法。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种基于风压传感器的风场空间相关性的确定方法，可提供计更为准确真实的风场空间相关性曲线。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于风压传感器的风场空间相关性的确定方法，包括：

选取被测导线上的风压测试点；

在所述风压测试点上的被测导线上的相对两侧垂直所述导线截面设置两个背对背的风压传感器；

在所述被测导线表面设有一层与设置了所述风压传感器的被测导线的形状相配合的外保护层，所述保护层能够包裹住所述风压传感器且包裹所述保护层的所述被测导线的任意截面仍为圆形截面；

根据所述风压传感器获取到的数据确定风场空间相关性曲线。

根据风场空间相关性衰减曲线的变化规律，布置风压测试点。

对在间隔距离小于5m内布置测试点比在间隔距离大于50m布置的测试点数目多。

所述风压传感器通过与其连接并设置在所述被测导线上的固定板和与所述固定板垂直连接的卡箍固定在所述被测导线上；所述卡箍为可调节大小的卡箍并紧箍固定在被测导线上。

当所述风压传感器固定在所述被测到线上时，保持所述风压传感器的总压测试探头保持水平，且垂直于所述被测导线轴线方向；所述风压传感器的静压探头连出线和数据电源共用线通过所述风压传感器的侧面预留的两个出口引出后，顺所述被测导线布置。

所述总压测试探头伸出所述外保护层表面。

所述外保护层在制作时，通过以直代曲法进行分段制作；每段小于等于1米；所述外保护层通过锯齿咬合连接成紧密外层包裹所述被测导线。

所述外保护层为泡沫层。

所述确定风场空间相关性曲线的过程为对所述两个风压传感器获取的风压数据进行分类；所述风压数据为正的那一面为有效数据；计算第i个测点的风压数据向量同第j个测点的风压数据向量的互相关系数Ri,j；以第i个测点与第j个测点的空间距离Si,j为横坐标，以互相关系数Ri,j为纵坐标，以R(xi,xi+Si,j)＝exp(-cSi,j)为基函数,进行最小二乘拟合以获取风场空间相关性曲线；其中，

xi为测点之间的空间距离，c为空间相关函数曲线的衰减因子。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明技术方案能够获取更为准确的空间相关函数；

2、本发明技术方案充分利用风压传感器体积小、重量轻、价格低廉的优点，使得方法操作简便，节省人力；

3、本发明技术方案将风压传感器直接安装于被测物表面，无需架设昂贵的观测塔架，同等经费条件下可以布置更多测点，节省实测成本。

附图说明

图1为本发明实施例风压传感单元在被测导线上安装示意图；

图2为本发明实施例风压传感单元外衣制作示意图；

图3为本发明实施例导线外衣制作示意图；

图4为本发明实施例导线外衣沿周长展开图；

图5为本发明实施例风压测试单元布置示意图；

图6为本发明实施例风场相关系数随空间距离变化曲线图；

图7为本发明实施例方法流程图；

其中，1-被测导线；2-电源线接入口；3-风压传感器静压端头接口；4-A面风压传感器；5-风压传感器总压端头接口；6-A型固定板；7-卡箍；8-B型固定板；9-B面风压传感器；10-泡沫外衣；11-数据传输及电源共用线。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

本例的发明提供一种基于风压传感器的风场空间相关性的确定方法，包括：如图7所示，

选取被测导线1上的风压测试点；

在所述风压测试点上的被测导线1上的相对两侧垂直所述导线截面设置两个背对背的风压传感器；

在所述被测导线1表面设有一层与设置了所述风压传感器的被测导线1的形状相配合的外保护层，所述保护层能够包裹住所述风压传感器且包裹所述保护层的所述被测导线1的任意截面仍为圆形截面；

根据所述风压传感器获取到的数据确定风场空间相关性曲线。

单个分布式风压传感器仅能测试导线迎风面垂直于导线顺线向上的风压分量，即其只能对水平面内180°风向角范围内(A面)的风压进行测试；按照图1所示，在被测导线1的前后两侧，以对点方式，分别安装A面风压传感器4、B面风压传感器9，从而组成一个对点式的测试单元。两个风压传感器分别通过A型固定板6和B型固定板8，采用可调节大小的卡箍7或卡套进行固定。在固定时应当使A面风压传感器4、B面风压传感器9的总压测试探头尽量垂直。风压传感器静压探头连出线和数据传输及电源共用线11通过侧面预留的风压传感器静压端头接口3和电源线接入口2引出后，顺导线布置。

为避免风压传感器、顺导线布置的电源、数据传输线对导线气动外形造成的影响，需要在风压传感器及整档导线的外侧包裹泡沫外衣10。风压传感器外形复杂，制作外衣需要按照图2所示，对其内部空间进行修整，以使其能够容纳风压传感器、卡套及固定板等，总压测试探头务必伸出外衣表面。其他区段只需容纳沿导线布设的数据线、电源线即可，外衣可按照图3进行制作。因导线在重力作用下会产生一定的弧度，故需对导线外衣进行分段，以直代曲的分段长度不宜超过1m。外衣加工成如图4所示的长方形锯齿状，从外部包裹导线后，通过锯齿咬合连接后形成密实的外衣。

随着空间距离的增加，风压向量的互相关系数起初衰减剧烈，而后当相关性减小到一定程度后，衰减趋势逐渐趋于平稳。根据上述风场相关性衰减曲线的变化规律，布置风压测点时，应对在小间隔距离内多布置一些测点，在大间隔距离时可适当减少测点数目，以最大的性价比获取最为准确真实的空间相关性曲线。

沿200m档距导线布置10个观测点，按照相邻两点间隔1m、2m、4m、8m、16m、32m、96m，布置了如图5所示的测点。测点布置符合间距小时布点密集，间距大时布点稀疏的原则。

对任意时段内的风压数据，选取其中压力为正的A面或B面风压数据向量，以测点1为基准点，计算测点1与测点2的互相关系数R1,2，测点1与测点3的互相关系数R1,3，以此类推，计算所有的R1,j；再以测点2为基准点，计算测点2与测点1的互相关系数R2,1，测点2与测点3的互相关系数R2,3，以此类推，计算所有的Ri,j。将Si,j作为横坐标，Ri,j作为纵坐标，以R(xi,xi+Si,j)＝exp(-cSi,j)为基函数，进行最小二乘拟合以获取风场空间相关性曲线如图6所示。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。