超声波风速风向仪的原理解析

　　风矢量是重要的气象要素之一，现代气象和环境监测正朝着全天后无人值守的模式发展。建立自动气象监测站，迫切需要精度高，免维护的自动监测仪器。而超声波风速风向仪由于不存在转动部件，不需特别维护等优点，可以充分适应现代化的需求。

　　传统的风速风向仪有一定的优点，比如：价格低、结构简单、有完善的理论依据和测量算法。但是由于机械式风速仪存在转动部件，容易产生磨损，易受冰冻、雨雪的干扰，空气中的酸性物质也会对其造成腐蚀，使旋转受阻。

　　超声波测速仪相对于其他几种测试仪成本低、工艺较为简单、体积小，易于生产、加工、安装和使用。

　　三种超声波测速法

　　超声波式测风速主要有时差法、频差法、相位差法和相关法等测量方法。

　　时差法

　　时差法最为常见，其原理为：在平静空气中，声波的传播速度会被在风方向的空气流动所改变。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。

　　在超声波在空气中传播时，顺风与逆风方向传播存在一个速度差，当传播固定距离时，此速度差反映一个时间差，这个时间差与待测风速具有线性关系。因此，超声波风速风向传感器是以固定频率顺序发射超声波，测量两个方向上超声波的到达时间，由此得到顺风的传播速度和逆风的传播速度，经过处理换算即得到风速值。

　　频差法

　　频差法是循环多次的直接法此法的精度是直接时差法的循环次数倍适用于中、小口径管道优点是精度高、受温度影响较小缺点是受环境影响大工作不稳定。

　　相位差法

　　相位差法是将风速通过时间差转换为相位进行测量。