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    常用測風儀器介紹

    更新時間:2025-08-08 文章來源:光合有效輻射傳感器 作者:雷達液位計

    測風儀器的類型豐富多樣,常見的有機械式測風儀、超聲波風速風向儀以及激光雷達。

    機械式測風儀由風速傳感器和風向傳感器構成。其中,風速傳感器采用三杯旋轉架結構,為了降低啟動風速,風杯采用輕質塑制材料,并以錐形軸承支撐。當風吹動旋轉架時,軸上固定的齒狀葉片會在光電開關的光路中不斷切割光束,將風速線性地變換成光電開關的輸出脈沖頻率,再經計數器采樣計數與換算,便能得出實際風速值。風向傳感器則以風向標的機械結構,通過風向箭頭的轉動來探測、感受外界風向信息,并傳遞給同軸碼盤,進而輸出對應風向的相關數值。常見的風向傳感器依據工作原理可分為電磁式、光電式和電阻式三類。

    超聲波風速風向儀基于超聲波時差法原理工作。儀器內部設有多組超聲波發射器和接收器,在相對的位置兩兩成對。工作時,超聲波在空氣中傳播,順風時傳播速度加快,逆風時傳播速度減慢。通過測量超聲波在兩個相對方向傳播的時間差,結合固定的發射接收距離,利用公式即可計算出風速。而風向的測定,則是通過多個方向的超聲波傳播時間差綜合計算得出。由于其沒有機械轉動部件,不存在磨損問題,具備響應速度快、測量精度高、免維護等特點,能在惡劣環境下穩定運行。

    激光雷達運用多普勒頻移原理推導風速和風向。它先將激光信號或聲波信號按照固定的波長和頻率發射到空中,當激光信號接觸到隨風運動的氣溶膠,或聲波信號遇到不均一溫度場后,信號會發生散射并返回被設備接收,返回信號與發射信號之間產生的頻率差就是多普勒頻移。由于信號往返的頻率差與氣流速度存在特定的函數關系,由此可以推導出氣流沿激光或聲波束的徑向移動速度。在實際測風過程中,激光雷達會同時發射多束信號源,先將每個徑向速度水平和垂直分解成分量,最后把所有水平分量合成帶有風向的水平風速矢量,所有垂直分量合成垂直風速矢量,以此實現對風速風向的精準測量。

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