风速传感器和风向传感器的应用及工作原理大全
品慧电子讯如何测量风速和风向，其实在古代很早就已经出现，著名的诸葛亮借东风火烧壁，就是因为有效的掌握了风向和风速方面的知识，从而取得了军事的重大胜利。作为一种对天气测量的设备，用来测量风的方向在大小的的风速传感器和风向传感器在各行各业也得到了广泛的应用，下面我们就看看这两种设备。
风向传感器
风向传感器是以风向箭头的转动探测、感受外界的风向信息，并将其传递给同轴码盘，同时输出对应风向相关数值的一种物理装置。
通常风向传感器主体都采用风向标的机械结构，当风吹向风向标的尾部的尾翼的时候，风向标的箭头就会指风吹过来的方向。为了保持对于方向的敏感性，同时还采用不同的内部机构来给风速传感器辨别方向。
通常有以下三类：
1.电磁式风向传感器：利用电磁原理设计，由于原理种类较多，所以结构与有所不同，目前部分此类传感器已经开始利用陀螺仪芯片或者电子罗盘作为基本元件，其测量精度得到了进一步的提高。
2.光电式风向传感器：这种风向传感器采用绝对式格雷码盘作为基本元件，并且使用了特殊定制的编码编码，以光电信号转换原理，可以准确的输出相对应的风向信息。
3.电阻式风向传感器：这种风向传感器采用类似滑动变阻器的结构，将产生的电阻值的最大值与最小值分别标成360°与0°，当风向标产生转动的时候，滑动变阻器的滑杆会随着顶部的风向标一起转动，而产生的不同的电压变化就可以计算出风向的角度或者方向了。
螺旋桨式风速传感器工作原理
我们知道电扇由电动机带动风扇叶片旋转，在叶片前后产生一个压力差，推动气流流动。螺旋浆式风速计的工作原理恰好与此相反，对准气流的叶片系统受到风压的作用，产生一定的扭力矩使叶片系统旋转。通常螺旋桨式速传感器通过一组三叶或四叶螺旋桨绕水平轴旋转来测量风速，螺旋桨一般装在一个风标的前部，使其旋转平面始终正对风的来向，它的转速正比于风速。
风杯式风速传感器工作原理
风杯式风速传感器，是一种十分常见的风速传感器，最早由英国鲁宾孙发明。感应部分是由三个或四个圆锥形或半球形的空杯组成。空心杯壳固定在互成120°的三叉星形支架上或互成90°的十字形支架上，杯的凹面顺着一个方向排列，整个横臂架则固定在一根垂直的旋转轴上。
热式风速传感器工作原理
热式风速传感器以热丝（钨丝或铂丝） 或是以热膜（铂或铬制成薄膜） 为探头，裸露在被测空气，并将它接入惠斯顿电桥，通过惠斯顿电桥的电阻或电流的平衡关系，检测出被测截面空气的流速。热膜式风速传感器的热膜外涂有极薄 的石英膜绝缘层，以便和流体绝缘，并可防止污染，可在带有颗粒的气流中工作，其强度比金属热线丝高。
皮托管风速传感器工作原理
皮托管，又名“空速管”，“风速管”，是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置，由法国H.皮托发明而得名。
超声波风速传感器工作原理
超声波风速传感器的工作原理是利用超声波时差法来实现风速的测量。由于声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加。假如超声波的传播方向与风向相同，那么它的速度会加快；
反之，若超声波的传播方向若与风向相反，那么它的速度会变慢。所以，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。 通过计算即可得到精确的风速和风向。由于声波在空气中传播时，它的速度受温度的影响很大；风速传感器检测两个通道上的两个相反方向，因此温度对声波速度产生的影响可以忽略不计。
超声波风速传感器特点：
1、采用声波相位补偿技术，精度更高；
2、采用随机误差识别技术，大风下也可保证测量的低离散误差，使输出更平稳；
3、针对细雨，浓雾天气的测量补偿技术，具有更强的环境适应力；
4、数字滤波技术，抗电磁干扰能力更强；
5、无启动风速限制，零风速工作，适合室内微风的测量，无角度限制（360°全方位），同时获得风速、风向的数据；
6、测量精度高；性能稳定；低功耗不需校准；
7、结构坚固，仪器抗腐蚀性强，在安装和使用时无需担心损坏；
8、设计灵活，轻巧，携带轻便，安装、拆卸容易；
9、信号接入方便，同时提供数字和模拟两种信号；
10、不需维护和现场校准， 真正的0——359°工作 （无死角）。
风向风速传感器的应用
风向传感器和风速传感器虽然是两种完全独立的传感器，但大多数情况下，这两种传感器是整合在同一测量设备中，通过综合处理数据信息，共同发挥作用的。
风向风速传感器在气象领域的应用
在气象领域，通常需要对许多种自然现象进行观察，如风速与气象的变化，当然还有风向的变化，对于风向的测量工作，现在基本是使用风向仪或者风向传感器设备来解决这个问题。
风向风速传感器在煤矿领域的应用
安装在矿井中的通风设备，往往型号不一，而且其工作功率也有着较大的差别，所以需要使用风速传感器设备对各个通风道的风速值进行监视，防止某个位置的通风率过低而出现的有害气体浓度过高的现象出现。
风向风速传感器在风力发电领域的应用
现代化的大型风力发电机为了能够更好的利用风力资源，通常叶轮方向的控制已经不是用尾翼进行的，而是通过风向传感器来完成这个角度的控制，通常风向传感器 需要安装在风电机组顶部，但需要防止叶轮阻碍传感器进行测量，如果传感器的高度达到一定程度的时候，人们还需要注意对发电机组以及传感器进行防雷、防漏电处理。
通常风力场附近安装的风向传感器有以下两个主要用途：
1、保障风力发电机叶片可以实时正对风向角，确保事实都在正常工作状态。
2、在风电场附近的气象站设备上的风向测量仪器可以确保大风天气不会对风电机组构成威胁。
风向风速传感器在塔式起重机领域的应用
通常，为了确保建筑工程的进行，大多数的塔式起重机通常都会安装风速传感器设备，它的存在可以让起重机在大风影响起重机工作的时候，发出报警，但是当大风已经开始影响起重机工作的时候，往往就需要注意风向的变化，这样才能针对不同风向的风做出应对措施，所以部分起重机上面已经使用了风向传感器设备。
风向风速传感器在空调及通风设备领域的应用
变风量末端装置是变风量空调系统的主要设备之一。风速传感器又是变风量末端装置的关键部件，因此，风速传感器的类型与性能直接影响系统风量的检测和控制质量。目前，我国及欧美各厂家的变风量末端装置均采用皮托管式风速传感器，而日本各厂家多不采用皮托管式风速传感器。
风向风速传感器在航空领域的应用
飞机上的“空速管”是一种典型的皮托管风速传感器，是飞机上极为重要的测量工具。它的安装位置一定要在飞机外面气流较少受到飞机影响的区域，一般在机头正前方，垂尾或翼尖前方。
当飞机向前飞行时，气流便冲进空速管，在管子末端的感应器会感受到气流的冲击力量，即动压。飞机飞得越快，动压就越大。如果将空气静止时的压力即静压和动压相比就可以知道冲进来的空气有多快，也就是飞机飞得有多快。比较两种压力的工具是一个用上下两片很薄的金属片制成的表面带波纹的空心圆形盒子，称为膜盒。
这盒子是密封的，但有一根管子与空速管相连。如果飞机速度快，动压便增大，膜盒内压力增加，膜盒会鼓起来。用一个由小杠杆和齿轮等组成的装置可以将膜盒的变形测量出来并用指针显示，这就是最简单的飞机空速表。
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