風(fēng)因空氣的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生，是由許多在時(shí)空上隨機(jī)變化的小尺度脈動(dòng)疊加在大尺度規(guī)則氣流上的一種三維矢量。而我們常說的地面氣象監(jiān)測(cè)中，測(cè)量的是風(fēng)的二維矢量即空氣的水平運(yùn)動(dòng)，通常用風(fēng)向和風(fēng)速表示。
聲源體發(fā)生振動(dòng)引發(fā)它周圍的空氣產(chǎn)生交替地壓縮與膨脹，并逐漸向外傳播，從而形成聲波，它的單位為赫茲(Hz)。一般地來說，人類耳所能聽見的聲波頻率大約在20-20000Hz，我們將低于20Hz的聲波，叫做次聲波，超過20000Hz的聲波，叫做超聲波。
用發(fā)送超聲波脈沖，測(cè)量接收端的時(shí)間或頻率(多普勒變換)差別來計(jì)算風(fēng)速和風(fēng)向的測(cè)量?jī)x器我們稱之為超聲波風(fēng)速風(fēng)向變送器，它是超聲波檢測(cè)技術(shù)在氣體介質(zhì)中的一種應(yīng)用。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(cè)條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風(fēng)速函數(shù)對(duì)應(yīng)，通過計(jì)算即可得到精確的風(fēng)速和風(fēng)向。
超聲波風(fēng)速風(fēng)向變送器與傳統(tǒng)的機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向變送器相比，具有以下四大優(yōu)點(diǎn)：一無慣性測(cè)量，無啟動(dòng)風(fēng)速限制零風(fēng)速工作，360°全方位無角度限制，能夠同時(shí)獲得風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)值；二采用一體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整體無移動(dòng)部件，外殼采用工程塑料材質(zhì)，磨損小，使用壽命長(zhǎng)；三是采用隨機(jī)誤差識(shí)別技術(shù)，大風(fēng)下也可保證測(cè)量的低離散誤差，使輸出更平穩(wěn)；四是設(shè)備不需要現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)和維護(hù)。
我司研制的超聲波風(fēng)速風(fēng)向變送器和小型超聲波風(fēng)速風(fēng)向變送器，分別通過在設(shè)備的頂部配置了四個(gè)方向朝下的超聲波探頭，它們能夠在二維平面內(nèi)循環(huán)發(fā)送和接收超聲波，以超聲波在空氣中傳播的時(shí)差通過內(nèi)置的微處理器來計(jì)算出測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向的數(shù)值，通過集中器將數(shù)據(jù)以4G/GPRS的通訊方式將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心或云平臺(tái)，供用戶查看。
超聲波風(fēng)速變送器是一種較為先進(jìn)的測(cè)量風(fēng)速風(fēng)向的儀器，它很好地克服了機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向傳感器的缺陷，被應(yīng)用越來越多的行業(yè)中用于氣象中監(jiān)測(cè)風(fēng)速風(fēng)向。
