超声波风速风向传感器时差法测量原理

风矢量即风速与风向，它是气象监测的基础监测要素。

现代气象站伴随着物联网技术与传感器技术的不断发展而日趋智能化，逐步向全天无人值守方向迈进。所以现代气象站急需一种高精度免维护风速风向传感器。传统机械式风速风向传感器有转动部件易发生磨损。机械结构会被恶劣天气破坏。沙尘，盐雾还能腐蚀它。同时因为摩擦，机械式风速风向仪也有启动风速。在启动值以下风速会无法带动螺旋桨或风杯转动。所以对起动风速以下的微风机械式风速仪就不能测了。为了克服传统风杯式风速风向仪固有的不足，新型超声波风速风向仪出现了。

超声波风速风向传感器具有反应速度快，测量精度高，易于维护使用等特点，被广泛应用于工业领域及科学研究。超声波风速风向传感器是一种主要利用4个垂直放置超声波传感器发出超声波频率的差异来计算风速与风向的传感器，由传感器输出风速（m/s）与风向（°）。

超声波时差法测风很普遍，它的基本原理是：平静空气条件下声波传播速度随空气沿风向流动而变化。如果风向和声波的传播方向相同，就会增大声波的传播速度，反之则会减小声波的速度。超声波通过空气时顺风和逆风的传播有速度差，该速度差体现了固定距离下的时间差，该时间差和待测风速成线性关系。所以超声波风速风向传感器就是按固定频率依次发出超声波，测得超声波在两方向达到的时刻，从而求得顺风传播速度与逆风传播速度，经处理转换后即得风速值。

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