Determinando el tiempo de llegada de ultrasonido mediante HHT y kurtosis en la medición de velocidad del viento
Autores: Liu, Shiyuan; Li, Zhipeng; Wu, Tong; Zhang, Wei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Determinando el tiempo de llegada de ultrasonido mediante HHT y kurtosis en la medición de velocidad del viento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Determinación
Señal de eco ultrasónico
Tiempo de inicio
Transformada de Hilbert-Huang
Estadísticas de alto orden
Curtosis
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 46
Citaciones: Sin citaciones
La determinación del tiempo de inicio de la señal de eco ultrasónica es el núcleo para realizar el método de diferencia de tiempo para calcular la velocidad del viento. Sin embargo, en casos prácticos, el ruido de fondo hace que la determinación precisa sea extremadamente difícil. Este documento lleva a cabo una investigación sobre la determinación precisa del tiempo de inicio, explorando las ventajas de un método mejorado basado en la combinación de la Transformada de Hilbert-Huang (HHT) y estadísticas de alto orden (curtosis). Realizar la Transformada de Hilbert-Huang en la onda recibida tiene como objetivo determinar un tiempo de llegada aproximado, alrededor del cual se extrae un tamaño fijo de datos como muestra inicial para evitar una selección falsa. Luego se calcula la curtosis de cuarto orden de una muestra más pequeña, extraída sucesivamente por una ventana móvil desde la muestra inicial. El punto mínimo corresponde al tiempo de inicio inicial. Este enfoque se probó en un conjunto de datos de señal de eco ultrasónica real, adquirido en un túnel de viento con un anemómetro ultrasónico. El método propuesto mostró resultados satisfactorios tanto en casos ideales como en entornos de relación señal-ruido baja, en comparación con enfoques tradicionales de determinación de tiempo de inicio, incluyendo el Criterio de Información de Akaike (AIC-picker), Promedio a Corto Plazo sobre Promedio a Largo Plazo (STA/LTA) y operador de energía Teager-Kaiser (TKEO). Los resultados experimentales obtenidos por el método HHT-curtosis demostraron que el método propuesto posee una alta precisión.
Descripción
La determinación del tiempo de inicio de la señal de eco ultrasónica es el núcleo para realizar el método de diferencia de tiempo para calcular la velocidad del viento. Sin embargo, en casos prácticos, el ruido de fondo hace que la determinación precisa sea extremadamente difícil. Este documento lleva a cabo una investigación sobre la determinación precisa del tiempo de inicio, explorando las ventajas de un método mejorado basado en la combinación de la Transformada de Hilbert-Huang (HHT) y estadísticas de alto orden (curtosis). Realizar la Transformada de Hilbert-Huang en la onda recibida tiene como objetivo determinar un tiempo de llegada aproximado, alrededor del cual se extrae un tamaño fijo de datos como muestra inicial para evitar una selección falsa. Luego se calcula la curtosis de cuarto orden de una muestra más pequeña, extraída sucesivamente por una ventana móvil desde la muestra inicial. El punto mínimo corresponde al tiempo de inicio inicial. Este enfoque se probó en un conjunto de datos de señal de eco ultrasónica real, adquirido en un túnel de viento con un anemómetro ultrasónico. El método propuesto mostró resultados satisfactorios tanto en casos ideales como en entornos de relación señal-ruido baja, en comparación con enfoques tradicionales de determinación de tiempo de inicio, incluyendo el Criterio de Información de Akaike (AIC-picker), Promedio a Corto Plazo sobre Promedio a Largo Plazo (STA/LTA) y operador de energía Teager-Kaiser (TKEO). Los resultados experimentales obtenidos por el método HHT-curtosis demostraron que el método propuesto posee una alta precisión.