機械式與超聲波風速風向傳感器該如何選擇?

導讀

在自然環境中，風速風向是環境監測中重要的氣象因素，風時時刻刻的影響著我們的生活，到了現代社會，隨著科技的進步，用來監測風的方向和大小的風速風向傳感器在氣象方面得到了廣泛的應用。

在自然環境中，風速風向是環境監測中重要的氣象因素，風時時刻刻的影響著我們的生活，到了現代社會，隨著科技的進步，用來監測風的方向和大小的風速風向傳感器在氣象方面得到了廣泛的應用。

目前用於監測風速、風向的設備有兩種：一是採用機械式結構的風速和風向傳感器，另一種是採用超聲波測量的風速風向傳感器；這兩種傳感器是日常生活中常見的兩款設備，那兩者之間有何異同，是否存在精度問題，該如何進行選擇，下面就聽小編細細道來：

首先，講一下機械式風速風向傳感器，機械式的風速風向傳感器並不是一體，分為風速傳感器和風向傳感器：

風速傳感器

機械式結構的風速傳感器是一種採用可以連續測量風速和風量（風量=風速×橫截面積）大小的傳感器。比較常見的風速傳感器是風杯式風速傳感器，該傳感器相傳最早是由英國魯濱孫發明的。測量部分是由三個或四個半球型的風杯組成，風杯順著一個方向，按均等角度安裝在垂直地面的旋轉支架上。

風向傳感器

風向傳感器以風向箭頭的轉動探測、感受外界的風向信息，並將其傳遞給同軸碼盤，同時輸出對應風向相關數值的一種物理裝置；它主體採用風向標的機械結構，當風吹向風向標的尾部的尾翼的時候，風向標的箭頭就會指風吹過來的方向。為了保持對於方向的敏感性，同時還採用不同的內部機構來給風速傳感器辨別方向。

超聲波式風速風向傳感器

超聲波的工作原理是利用超聲波時差法來實現風速風向的測量。由於聲音在空氣中的傳播速度，會和風向上的氣流速度疊加。假如超聲波的傳播方向與風向相同，那麼它的速度會加快；反之，若超聲波的傳播方向若與風向相反，那麼它的速度會變慢。所以，在固定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風速函數對應。 通過計算即可得到精確的風速和風向。由於聲波在空氣中傳播時，它的速度受溫度的影響很大；風速傳感器檢測兩個通道上的兩個相反方向，因此溫度對聲波速度產生的影響可以忽略不計。

綜上所述，由於風向傳感器和風速傳感器都是採用機械式結構設計，存在轉動部件，因此監測前存在最低風速為啟動條件，如果說風速低於啟動值將不能驅動螺旋槳或風杯進行旋轉，因此就無法進行監測。與之相對的則是超聲波式風速風向傳感器，這臺設備最大的特點是：無啟動風速，哪怕是零風速條件下都可以進行工作，並且區別於機械式風速風向需要兩臺設備，超聲波集兩種監測方式為一體，同時檢測、同時輸出。

隨著物聯網的快速發展，對監測氣象要素的精準度需求越來越大，使用超聲波風速風向傳感器能夠很好地克服了機械式風速風向固有的缺陷，因而能全天候、長時間的正常工作，如果未來成本能夠降低，它將是機械式風速儀的強有力替代品。