超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀的原理

　　超聲波風(fēng)速計(jì)是通過發(fā)送聲波，測量接收端的時間或頻率差(多普勒變換)來計(jì)算風(fēng)速和風(fēng)向的測量傳感器或儀器。

　　傳統(tǒng)的機(jī)械風(fēng)速計(jì)有旋轉(zhuǎn)部件，容易磨損。惡劣天氣可能會損壞機(jī)械結(jié)構(gòu)，灰塵和鹽霧也可能導(dǎo)致腐蝕。同時，由于摩擦，機(jī)械風(fēng)速計(jì)仍然有啟動風(fēng)速，低于啟動值的風(fēng)速不會帶動螺旋槳或風(fēng)杯轉(zhuǎn)動。所以機(jī)械風(fēng)速計(jì)無法測量起始風(fēng)速以下的微風(fēng)。為了克服傳統(tǒng)風(fēng)杯風(fēng)速計(jì)的固有缺點(diǎn)，一種新型超聲波風(fēng)速計(jì)應(yīng)運(yùn)而生。

　　超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀沒有移動的機(jī)械部件，而是幾個超聲波傳感器。理論上，可測風(fēng)速范圍下限為零，沒有啟動風(fēng)速；風(fēng)速上限可根據(jù)傳感器間距進(jìn)行調(diào)整。

　　超聲波測風(fēng)是超聲波檢測技術(shù)在氣體介質(zhì)中的應(yīng)用，利用氣流(風(fēng))對超聲波在空氣中傳播速度的影響來測量風(fēng)速。聲音在空氣中的傳播速度會與氣流在風(fēng)中的速度疊加。如果超聲波的傳播方向與風(fēng)向相同，其速度會加快；反之，如果超聲波的傳播方向與風(fēng)向相反，其速度就會變慢。因此，在固定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以對應(yīng)于風(fēng)速函數(shù)。通過計(jì)算可以得到準(zhǔn)確的風(fēng)速和風(fēng)向。

　　與傳統(tǒng)的風(fēng)杯或旋翼式風(fēng)速儀相比，這種測量方法最大的特點(diǎn)是整個測風(fēng)系統(tǒng)沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動部件，屬于慣性測量，因此可以精確測量自然風(fēng)中陣風(fēng)脈動的高頻分量。結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以在更高層次上揭示自然風(fēng)的特征，對提高抗風(fēng)減災(zāi)能力和合理利用風(fēng)資源具有重要意義。