风速风向的精确测量,广泛应用于航海,建筑,环境监测,农业生产,风力发电以及气象预报和科学研究中。超声波测风是一种新型的风速测量方式,研究超声波测风仪系统误差和测量误差,分析各种误差的产生原因,减少测量误差,提高测量精度使测风仪达到实际测量要求,这些是超声波测风仪市场化应用的前提。现阶段超声波测风仪器因自身换能器频率、电压、功率、阵列结构的不同。所测量的风速量程,精度,准确度也不一样。传统的超声波测风仪在极端环境下因自身的结构原因有很多很多测量弊端。其中超声波探头对风的前进路线产生阻挡,继而在探头后面产生一片阴影区,探头前方产生湍流区,对风速测量准确性产生影响。为了弥补阴影效应的误差,在时差法的基础上拟合出单路径风速补偿算法,通过单路径风速补偿公式推导出超声波风速角度补偿公式,得到正交阵列模型的风速风向的阴影效应补偿算法。利用原始数据与阴影效应补偿公式进行拟合。观察到风速角度补偿函数与测量值的拟合效果良好,补偿后的风速误差由14.65%降低到1.74%。风速风向测量精度得到了提高。此外在硬件系统进行超声波时延测量时,如何得到正确的时延数据是一个难点。观察不同的风速下、不同的启动信号下超声波的回波信号。研究回波信号与驱动信号、风速的关系,动态调节驱动信号电压大小、驱动脉冲个数,保证回波信号稳定。利用回波检测芯片GP22动态调节回波检测阈值,保证回波信号的第一波检测,确保时延数据的准确性。本文通过改进时差法,在时差法的基础上提出新的阴影效应补偿算法,另外在利用时差法进行时延测量时,通过动态调节驱动信号维持回波信号稳定,设计出一种新的风速测量系统,达到设计目标,具有很高的使用价值。