机械式与超声波风速风向传感器两者之间有何异同?

2020-10-20 17:32

建大仁科

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在自然环境中，风速风向是环境监测中重要的气象因素，风时时刻刻的影响着我们的生活，到了现代社会，随着科技的进步，用来监测风的方向和大小的风速风向传感器在气象方面得到了广泛的应用。

机械式与超声波风速风向传感器该如何选择？

目前用于监测风速、风向的设备有两种：一是采用机械式结构的风速和风向传感器，另一种是采用超声波测量的风速风向传感器；这两种传感器是日常生活中常见的两款设备，那两者之间有何异同，是否存在精度问题，该如何进行选择，下面就听小编细细道来：

首先，讲一下机械式风速风向传感器，机械式的风速风向传感器并不是一体，分为风速传感器和风向传感器：

风速传感器

机械式结构的风速传感器是一种采用可以连续测量风速和风量（风量＝风速×横截面积）大小的传感器。比较常见的风速传感器是风杯式风速传感器，该传感器相传最早是由英国鲁滨孙发明的。测量部分是由三个或四个半球型的风杯组成，风杯顺着一个方向，按均等角度安装在垂直地面的旋转支架上。

风向传感器

风向传感器以风向箭头的转动探测、感受外界的风向信息，并将其传递给同轴码盘，同时输出对应风向相关数值的一种物理装置；它主体采用风向标的机械结构，当风吹向风向标的尾部的尾翼的时候，风向标的箭头就会指风吹过来的方向。为了保持对于方向的敏感性，同时还采用不同的内部机构来给风速传感器辨别方向。

超声波式风速风向传感器

超声波的工作原理是利用超声波时差法来实现风速风向的测量。由于声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加。假如超声波的传播方向与风向相同，那么它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向若与风向相反，那么它的速度会变慢。所以，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。通过计算即可得到精确的风速和风向。由于声波在空气中传播时，它的速度受温度的影响很大；风速传感器检测两个通道上的两个相反方向，因此温度对声波速度产生的影响可以忽略不计。

综上所述，由于风向传感器和风速传感器都是采用机械式结构设计，存在转动部件，因此监测前存在最低风速为启动条件，如果说风速低于启动值将不能驱动螺旋桨或风杯进行旋转，因此就无法进行监测。与之相对的则是超声波式风速风向传感器，这台设备最大的特点是：无启动风速，哪怕是零风速条件下都可以进行工作，并且区别于机械式风速风向需要两台设备，超声波集两种监测方式为一体，同时检测、同时输出。

随着物联网的快速发展，对监测气象要素的精准度需求越来越大，使用超声波风速风向传感器能够很好地克服了机械式风速风向固有的缺陷，因而能全天候、长时间的正常工作，如果未来成本能够降低，它将是机械式风速仪的强有力替代品。