超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀是利用發(fā)送聲波脈沖,測量接收端的時(shí)間或頻率差別來(lái)計算風(fēng)速和風(fēng)向的測量傳感器或測量?jì)x器。
傳統的機械式風(fēng)速風(fēng)向儀存在轉動(dòng)部件,容易產(chǎn)生磨損。機械結構可能會(huì )受到惡劣天氣的損害,沙塵和鹽霧也會(huì )對其造成腐蝕。同時(shí),由于摩擦的存在,機械式風(fēng)速風(fēng)向儀還存在啟動(dòng)風(fēng)速,低于啟動(dòng)值的風(fēng)速將不能驅動(dòng)螺旋槳或者風(fēng)杯進(jìn)行旋轉。因此對于低于啟動(dòng)風(fēng)速的微風(fēng),機械式風(fēng)速儀將無(wú)法測量。為克服傳統風(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)向儀應運而生。
超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀沒(méi)有活動(dòng)的機械部件,取而代之的是若干個(gè)超聲波傳感器。理論上可以測量的風(fēng)速范圍下限為零,不存在啟動(dòng)風(fēng)速;風(fēng)速上限可以根據傳感器間距進(jìn)行調整。
超聲測風(fēng)是超聲波檢測技術(shù)在氣體介質(zhì)中的一種應用,它是利用超聲波在空氣中傳播速度受空氣流動(dòng)(風(fēng))的影響來(lái)測量風(fēng)速的。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。若超聲波的傳播方向與風(fēng)向相同,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,它的速度會(huì )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和風(fēng)速函數對應。通過(guò)計算即可得到精確的風(fēng)速和風(fēng)向。
與常規的風(fēng)杯或旋翼式風(fēng)速儀相比,這種測量方法的最大特點(diǎn)在于整個(gè)測風(fēng)系統沒(méi)有任何機械轉動(dòng)部件,屬于無(wú)慣性測量,故能準確測出自然風(fēng)中陣風(fēng)脈動(dòng)的高頻成分,結合現代計算機技術(shù),可在更高層次上揭示自然風(fēng)的特性,對于提高抗風(fēng)減災能力和風(fēng)資源的合理利用具有重大意義。