風(fēng)速風(fēng)向作為重要的氣象要素之一，尤其在航海、應(yīng)急式車載自動(dòng)氣象站等的建設(shè)中都需要移動(dòng)式風(fēng)速風(fēng)向測(cè)量系統(tǒng)；另外，在環(huán)境檢測(cè)、工業(yè)風(fēng)道檢測(cè)以及危險(xiǎn)性氣體的測(cè)量等工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中都對(duì)移動(dòng)式測(cè)風(fēng)儀器有著廣泛的應(yīng)用需要。
在氣象監(jiān)測(cè)中常用的風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)儀有箭頭式風(fēng)向變送器、三杯式風(fēng)速變送器以及超聲波風(fēng)速風(fēng)向變送器。
旋翼式風(fēng)向變送器和三杯式風(fēng)速變送器都采用機(jī)械式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，存在轉(zhuǎn)動(dòng)部件，監(jiān)測(cè)前需要低風(fēng)速啟動(dòng)，若風(fēng)速低于啟動(dòng)值將不能驅(qū)動(dòng)螺旋槳或者風(fēng)杯進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，就不能進(jìn)行監(jiān)測(cè)；而且因其存在活動(dòng)的部件，容易產(chǎn)生磨損，并受到惡劣天氣的損害。
同時(shí)，由于摩擦的存在，機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向儀還存在啟動(dòng)風(fēng)速，低于啟動(dòng)值的風(fēng)速將不能驅(qū)動(dòng)螺旋槳或者風(fēng)杯進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。因此對(duì)于低于啟動(dòng)風(fēng)速的微風(fēng)，機(jī)械式風(fēng)速儀將無(wú)法測(cè)量。為克服傳統(tǒng)風(fēng)杯式風(fēng)速風(fēng)向儀的固有缺點(diǎn)，新型超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀應(yīng)運(yùn)而生。
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀是利用發(fā)送聲波脈沖，測(cè)量接收端的時(shí)間或頻率(多普勒變換)差別來(lái)計(jì)算風(fēng)速和風(fēng)向的測(cè)量傳感器或測(cè)量?jī)x器。
超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器工作原理
超聲波風(fēng)速傳感器的工作原理是利用超聲波時(shí)差法來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)速風(fēng)向的測(cè)量。由于聲音在空氣中的傳播速度，會(huì)和風(fēng)向上的氣流速度疊加。假如超聲波的傳播方向與風(fēng)向相同，那么它的速度會(huì)加快；反之，若超聲波的傳播方向若與風(fēng)向相反，那么它的速度會(huì)變慢。所以，在固定的檢測(cè)條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風(fēng)速函數(shù)對(duì)應(yīng)。 通過(guò)計(jì)算即可得到精確的風(fēng)速和風(fēng)向。由于聲波在空氣中傳播時(shí)，它的速度受溫度的影響很大；風(fēng)速傳感器檢測(cè)兩個(gè)通道上的兩個(gè)相反方向，因此溫度對(duì)聲波速度產(chǎn)生的影響可以忽略不計(jì)。
超聲波風(fēng)速傳感器它具有重量輕、沒(méi)有任何移動(dòng)部件、堅(jiān)固耐用的特點(diǎn)， 而且不需維護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，能同時(shí)輸出風(fēng)速和風(fēng)向。客戶可根據(jù)需要選擇風(fēng)速單位、 輸出頻率及輸出格式。也可根據(jù)需要選擇加熱裝置（在冰冷環(huán)境下推薦使用）或模擬輸出。可以與電腦、數(shù)據(jù)采集器或其它具有RS485或模擬輸出相符合的采集設(shè)備連用。如果需要，也可以多臺(tái)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行使用。
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀是一種較為先進(jìn)的測(cè)量風(fēng)速風(fēng)向的儀器。 由于它很好地克服了機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向儀固有的缺陷， 因而能全天候地、長(zhǎng)久地正常工作，越來(lái)越廣泛地得到使用。它將是機(jī)械式風(fēng)速儀的強(qiáng)有力替代品。
超聲波風(fēng)速傳感器特點(diǎn)：
超聲波風(fēng)速風(fēng)向變送器與傳統(tǒng)的機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向變送器相比，具有以下四大優(yōu)點(diǎn)：一無(wú)慣性測(cè)量，無(wú)啟動(dòng)風(fēng)速限制零風(fēng)速工作，360°全方位無(wú)角度限制，能夠同時(shí)獲得風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)值；二采用一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整體無(wú)移動(dòng)部件，外殼采用工程塑料材質(zhì)，磨損小，使用壽命長(zhǎng)；三是采用隨機(jī)誤差識(shí)別技術(shù)，大風(fēng)下也可保證測(cè)量的低離散誤差，使輸出更平穩(wěn)；四是設(shè)備不需要現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)和維護(hù)。
仁科超聲波風(fēng)速風(fēng)向變送器在設(shè)備頂部配置了四個(gè)方向朝下的超聲波探頭，它們能夠在二維平面內(nèi)循環(huán)發(fā)送和接收超聲波，以超聲波在空氣中傳播的時(shí)差通過(guò)內(nèi)置的微處理器來(lái)計(jì)算出測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向的數(shù)值，通過(guò)集中器將數(shù)據(jù)以4G/GPRS的通訊方式將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心或云平臺(tái)，供用戶查看。
應(yīng)用范圍廣泛：
氣象、海洋、環(huán)境、機(jī)場(chǎng)、港口、實(shí)驗(yàn)室、工農(nóng)業(yè)及交通等方面。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，由于超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器能很好地克服了機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向儀固有的缺陷， 因而能全天候地、長(zhǎng)久地正常工作，越來(lái)越廣泛地得到使用。未來(lái)，它將是機(jī)械式風(fēng)速儀的強(qiáng)有力替代品。
