超聲波風速風向傳感器時差法測量原理

風矢量即風速與風向，它是氣象監(jiān)測的基礎監(jiān)測要素。

現(xiàn)代氣象站伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術與傳感器技術的不斷發(fā)展而日趨智能化，逐步向全天無人值守方向邁進。所以現(xiàn)代氣象站急需一種高精度免維護風速風向傳感器。傳統(tǒng)機械式風速風向傳感器有轉(zhuǎn)動部件易發(fā)生磨損。機械結(jié)構會被惡劣天氣破壞。沙塵，鹽霧還能腐蝕它。同時因為摩擦，機械式風速風向儀也有啟動風速。在啟動值以下風速會無法帶動螺旋槳或風杯轉(zhuǎn)動。所以對起動風速以下的微風機械式風速儀就不能測了。為了克服傳統(tǒng)風杯式風速風向儀固有的不足，新型超聲波風速風向儀出現(xiàn)了。

超聲波風速風向傳感器具有反應速度快，測量精度高，易于維護使用等特點，被廣泛應用于工業(yè)領域及科學研究。超聲波風速風向傳感器是一種主要利用4個垂直放置超聲波傳感器發(fā)出超聲波頻率的差異來計算風速與風向的傳感器，由傳感器輸出風速（m/s）與風向（°）。

超聲波時差法測風很普遍，它的基本原理是：平靜空氣條件下聲波傳播速度隨空氣沿風向流動而變化。如果風向和聲波的傳播方向相同，就會增大聲波的傳播速度，反之則會減小聲波的速度。超聲波通過空氣時順風和逆風的傳播有速度差，該速度差體現(xiàn)了固定距離下的時間差，該時間差和待測風速成線性關系。所以超聲波風速風向傳感器就是按固定頻率依次發(fā)出超聲波，測得超聲波在兩方向達到的時刻，從而求得順風傳播速度與逆風傳播速度，經(jīng)處理轉(zhuǎn)換后即得風速值。

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