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作者:全自動氣象站監測設備 出處:自動氣象站 更新時間:2025-12-20
風速風向儀的工作原理,主要是基于流體力學、聲學、壓力變化等物理學原理來測量空氣流動的速度和方向,下面風途來分享一下,風速風向儀的工作原理。
一、風速的測量原理
常見的有旋轉式風速計、超聲波風速計、壓力式風速計
旋轉式風速計也可以稱作風杯式風速計、螺旋槳式風速計,比較常見的是三杯或四杯式風杯,安裝在垂直軸上可以自由旋轉,或者是類似螺旋槳的風扇葉片。
其原理是風吹動風杯或螺旋槳,由于凹面比凸面受到的風力更大,因此會產生旋轉力矩,驅動風杯或螺旋槳圍繞垂直軸旋轉,旋轉的速度與風速成正比,風速越大旋轉越快,旋轉軸上裝有傳感器,通過脈沖計數即可計算出轉速和風速。
超聲波風速計通常有兩對或三對超聲波換能器,以固定距離和特定角度相對安裝,利用超聲波在空氣中傳播的速度受風速影響的特性,即可計算出風速。
壓力式風速計也可稱作皮托管式風速計,其由兩根同軸的管子組成,一根是全壓管,開口正對氣流的方向,一根是靜壓管,開口與氣流方向平行。
其基于伯努利原理,正對氣流的全壓管測量的是氣流的總壓力,側面開孔的靜壓管測量的是靜壓力。
二、風向的測量原理
風向通常由風向標來測量,風向標是一個不對稱的葉片(尾翼),尾翼的面積較大,頭部指向桿較小較輕,風向標安裝在垂直軸上,可以自由的旋轉,當風作用在不對稱的葉片上時會產生扭矩,使風向標始終轉動到其指向桿正對來風的方向(阻力最小的方向),尾部順風。
風向標的旋轉軸連接到角度傳感器,比較傳統的方式是,風向標轉動帶動電位器的滑臂,更改電阻值,測量電阻值即可對應風向角度。更現代更精確的方式是,風向標轉動帶動編碼盤,通過光電或磁感應原理,編碼器輸出代表絕對角度或相對角度變化的數字或模擬信號。
風向儀安裝時必須精確的對準地理北極,傳感器輸出的角度值就是基于這個參考零點的。
三、風速風向的組合與輸出
現代風速風向儀,通常試講風速及風向傳感器集成在一個緊湊的頭部,傳感器產生的原始信號,通過線纜傳輸到數據采集器或顯示儀表,數據采集器對信號進行處理、單位換算,并按照標準協議輸出結果。
以上就是風速風向儀的工作原理了,希望對各位有所幫助。