超声波传感技术的矿用多通道智能风速风向仪

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超声波风速风向仪设计说明

超声波风速风向仪设计1.研究背景及意义风速测量在工业生产和科学实验中都有广泛的应用，尤其在气象领域，风速测量更有着重要的价值。

风速测量，常用的仪表有杯状风速计、翼状风速计、热敏风速计和超声波风速计。

杯状风速计和翼状风速计使用方便，但其惰性和机械摩擦阻力较大，只适合于测定较大的风速。

热敏风速计利用热敏探头，其工作原理是基于冷冲击气体带走热元件上的热量，借助一个调节开元器件保持温度恒定，此时调节电流和流速成正比。

这种测量方法需要人为的干预，而且此仪表在湍流中使用时，来自各个方向的气流同时冲击热元件，会影响到测量结果的准确性。

现阶段常采用基于超声波传播速度受风速影响因而增减原理制成的超声波风速仪表，与其它各类仪表相比较，其优势在于：安装简单，维护方便；不需要考虑机械磨损，精度较高；不需要人为的参与，可完全智能化。

2.国外研究历史及发展状况超声波可用于测量，是因为在超声波在传播过程中，会加载流体的流速信息，这些信息经过分离处理，便可以得到流体的流速。

70年代中后期，大规模集成电路技术的飞速发展，高精度的时间测量成为一件轻而易举的事情，再加上高性能的、动作非常稳定的PLL（锁相环路）技术的应用，使得超声波流量计的稳定可靠性得到了初步的保证。

同时为了消除声速变化对测量精度的影响，出现了频差法、锁相频差法等。

该类方法测量周期短，响应速度快，而且几乎完全消除了声速对测量精度的影响。

80年代，超声波测量出现了新的方法，比如射束位移法、多普勒法和相关噪声法等等。

90年代才真正实现了高精度超声波气体流量计。

从国、外超声波气体测量发展来看，国外机构开展这项工作的时间较早，到现在为止已经形成较为成熟的产品。

当今世界，超声波流量计用于气体流量计的研究与开发方面，荷兰的工nstromet公司、英国的Dnaiel公司以及美国的Cnotrolotmo公司均做出了大量的工作并取得了较好的应用效果,其销售份额也排在前几位。

日本在超声波气体流量计的设计方面也具有很大的优势，在消除管外传播时间、提高仪器精度和缩短响应时间方面有独到之处。

超声波时差法与tdcgp21的风速风向传感器设计

FengYing1,2,3 ,ZhangDesheng1,2,3
(1.ChinaCoalResearchInstitute,Beijing100013,China;2.StateKeyLaboratoryofCoalMiningandClean Utilization; 3.Research Center of Mine Safety Engineering and Technology)
摘要:本文介绍了超声波时差法测量风速的基本原理及 TDC GP21 测量时间间隔的原理,详细描述了基于 TDC
GP21和 STM32F103微控制器的风速传感器的工作原理、硬件电路设计及软件流程。实验结果表明,本文设计的风速
1 超声波时差法原理
在空气中传播时 ,超声波的速度会和风流速度相叠加 , 若其传播方向与风流方向一致,传播速度会变快;反之,速
* 基金项目 :矿用典型设备全生命周期管理系统 (2018CX08)。
度会变慢。当超声波在空气中顺风和逆风传播相同的距离时,传播时间存在差异,而该差异与风流的速度有关。 [4]
Keywords:TDC-GP21;STM32F103;time-difference;ultrasonic
引言
目前,煤矿巷道风速的测量方式一般为差压式、超声波涡街式或机械风杯式,但这几种风速测量方法只能测量出风速的大小和粗略判断风向是正向还是反向,无法具体判断风向。同时,由于安装误差或者长期使用后传感器安装位置发生变动,使得风速传感器在煤矿巷道内的测量方向与风流方向不一致 ,从 [1-2] 而导致风速测量不准确。因此,在测量风速的同时准确判断风流风向,有助于提高风速测量精度,本文采用超声波时差法实现风速和风向的同时测量。时差法是通过超声波顺风和逆风传输时间差来间接测量风速的大小和方向,因而风速风向测量的准确性取决于传输时间的测量。本文采用德国 ACAM 研发的 TDC GP21芯片可实现皮秒级别的微小时间间隔测量。 [3]

DC21超声波风速风向传感器说明支持自动加热姿态校准

DC-21型超声波风速风向传感器说明书一、产品简介:应用领域：气象监测站点、建筑控制、公路、隧道、环境监测站点、港口码头、环境监测车、小型飞机场和直升机停机坪、钻井平台点等。

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，大风下也可以保证测量的低离散误差，使输出更平稳：3、数字滤波技术，抗电磁干扰能力更强；4、性能可匏，维护方便；5、独特的结构和先进的技术保证超声波风速风向传感器具有环境适应能力强、性能稳定可匏的特点，减少停机时间和运维人员的工作量。

DC-21型超声波风速风向仪是一款全数字化信号检测，高精度，其内部自带的加热装置可以在严冬下保证仪器正常工作。

1、风速风向测量超声波风速风向仪使用四个超声波探头在通过超声波在空气中传播的时差来测量风速和风向。

2、自动加热功能为防止冬天室外风速风向测量造成超声波探头的冻结，以至影响测量，甚至造成仪器严重损害，带有自动加热的装置，使仪器在严寒下仍可正常使用。

二、技术指标：风速0-60m/s ；0~70m/s ÷2%(≤2Oπ√s),±2%+0.03Vm/s020m/s) O.1m∕s 测量范围测量精度分辨率风向测量范围0~360°全方位，无盲区准确性÷20 分辨率I 0 通讯协议Modbus-RTU 协议输出方式RS485 操作电压仪器工作供电DC12V∕0.08Λ 仪器加热供电DC12V∕0.6Λ普通参数尺寸高X 直径=196X150(mm) 重量540g 材料工业级ABS 一次原料防护等级IP68直径15Omm高196mm 直径150mm安装弧度直径安装弧度直径57-76mm六、安装说明1、用户必须对线缆进行适当的应力消除。

旋转插头并轻轻往里用力就可以把插头连接到1e-CF4的插座上。

2、把线缆（防水航空插头）穿过安装管，插入超声波传感器航空插座上，并拧紧航空插头紧固螺母。

3、安装时候需要注意保证仪器放置水平，并且指北标识指向正北方向。

超声波风速风向仪的技术参数是怎样的

超声波风速风向仪的技术参数是怎样的超声波风速风向仪是一种用于测量风速和风向的设备，它的主要原理是利用超声波技术进行测量。

一般来说，一个超声波风速风向仪包括两个部分：发射器和接收器。

发射器发射超声波，接收器接收并分析反射回来的超声波，从而测量风速和风向。

超声波风速风向仪具有精度高、稳定性好、可靠性高和使用寿命长等优点，因此被广泛应用于气象、环保、航空、农业和工业等领域。

技术参数下面我们来了解一下超声波风速风向仪的一些技术参数。

测量范围超声波风速风向仪的测量范围通常有以下几个方面：1.风速测量范围：一般为0~50m/s，有些型号可以测量更高的风速范围，最高可达到70m/s左右。

2.风向测量范围：通常为0~360度，可以实现全向测量，有些型号可以测量更大的风向范围，最高可达到720度。

精度超声波风速风向仪的精度是衡量其性能的重要指标之一。

其精度的表达方式通常以百分之几或少于几个单位为单位。

1.风速测量精度：通常为0.1m/s，有些型号甚至可以达到0.01m/s。

2.风向测量精度：通常为1度，有些型号可以达到0.5度或更低。

响应时间超声波风速风向仪的响应时间通常是指它从接收到信号到输出测量结果所需的时间，也就是它的响应速度。

响应时间越短，设备就越灵敏。

1.风速测量响应时间：通常为几百毫秒到1秒左右。

2.风向测量响应时间：通常为几百毫秒到1秒左右。

安装方式超声波风速风向仪的安装方式有很多种，一般分为两类：1.塔式：安装在一个高塔上，通过塔架或吊臂来定位。

2.壁挂式：贴在墙壁上，可以固定在特定的位置进行测量。

需要注意的是，不同的安装方式对超声波风速风向仪的安装环境和要求不同，有针对性地选择安装方式可以更好地保障设备的性能。

总结总的来说，超声波风速风向仪是一种准确、可靠、稳定的设备，其技术参数包括测量范围、精度、响应时间以及安装方式等，这些参数的选择和设置对于保障设备的测量和运行能力有着至关重要的作用。

超声波风速仪原理

超声波风速仪原理超声波风速仪是一种用于测量风速的设备，它利用超声波技术来实现对风速的准确测量。

超声波风速仪的原理是基于超声波在空气中传播的特性，通过测量超声波在空气中的传播时间来计算风速。

下面将详细介绍超声波风速仪的原理及其工作过程。

超声波风速仪利用超声波在空气中的传播速度与风速之间的关系来测量风速。

当超声波沿着风的方向传播时，它会受到风的影响而加速或减速，这种速度的变化与风速成正比。

因此，通过测量超声波在空气中传播的时间，就可以计算出风速的大小。

超声波风速仪通常由发射器和接收器两部分组成。

发射器会向空气中发射超声波脉冲，而接收器则会接收这些脉冲并测量它们在空气中的传播时间。

通过比较发射和接收的超声波脉冲，就可以计算出风速的大小。

在实际应用中，超声波风速仪通常会采用多个发射器和接收器来提高测量的准确性。

通过同时测量多个方向上的超声波传播时间，可以更精确地确定风速的大小和方向。

此外，超声波风速仪还可以通过对超声波脉冲的频率和幅度进行分析，来进一步提高测量的精度。

超声波风速仪的原理简单而有效，它不受风向的影响，可以在各种复杂的环境中准确地测量风速。

由于超声波在空气中的传播速度非常快，因此超声波风速仪可以实现对风速的即时测量，响应速度非常快。

总的来说，超声波风速仪利用超声波在空气中的传播特性，通过测量超声波的传播时间来计算风速。

它具有测量精度高、响应速度快等优点，适用于各种环境下对风速进行准确测量的需求。

随着超声波技术的不断发展，超声波风速仪将在更广泛的领域得到应用，并为风速测量提供更加可靠的解决方案。

FT超声波风力传感器-超声波风传感器及风速风向测量仪

FT超声波风力传感器专为风力发电机控制而设计应用于世界最严酷和恶劣的环境中国根据ISO9001标准对传感器的生产过程进行定期审核以保证质量传感器主体由高等级6000系列加工铝制成在生产的关键阶段对组件进行100％的测试以保证可靠性传感装置在测量腔体内发送超声波信号来开始共振过程为获得共振效果，传输信号的波长应与腔体内声波波长相一致。

数字处理引擎可自动检测并纠正由声速变化所引起的共振信号性质的变化。

无论出于何种原因，如果传感装置的接收端未能接收到信号，这一故障即可被自动检测，同时向用户发送错误警告。

超声信号的频率始终处于调整状态，从而保证传感器在多变的运行环境中始终保持共振。

在腔体内评估信号质量选择超声信号性质传感装置发送超声波信号在腔体内发生共振另一端传感装置接收信号1. 2. 3. 4. 5.暴雪冰冻选择FT 年均降雪量（cms）狂风暴雨选择FT 年均降雨量（cms）强雷电选择FT闪电频次（flashes/km沙尘暴选择FT沙尘暴频次（days/year）高海拔选择FT 海拔高度（m）海上风电选择FT 50米高度风速（m/s）FT公司为位于南非北开普敦省Hakskeenpan的10英里跑道两侧的测风塔提供风力传感器，同时为位于康沃尔郡纽基的测试跑道提供风力传感器，喷气式火箭动力车以1000mph的速度行进（约在1600kph以FT传感器被寻血猎犬团队所选中，凭借的是产品的耐用性、使用寿命长等特点所带来的口碑，以及其能够在风沙环境中正常运转而无需校准与维护的能力。

FT风力传感器的优越性能，在该项目中得到充英国风拓FT 风力传感器:英国风拓FT 风力传感器:中文手册A4272-1-CNFT商标及Acu-Res(声共振)商标为FT Technologies公司注册商标。

超声波风速探测技术研究及应用分析

超声波风速探测技术研究及应用分析随着风能的日益成熟和运用，风速的准确测量对于风能行业的发展变得越来越关键。

而超声波风速探测技术作为一种新型的、先进的风速探测技术，由于具有高精度、不受风向限制，同时安装方便、维护成本低等优点，已逐渐成为目前最为主流的风速探测技术之一。

一、超声波风速传感器的工作原理超声波风速传感器一般由发送器和接收器两部分组成，它们通过一定的距离发射和接收无线超声波信号，实现了对风速的探测。

当超声波信号离开发送器后，它会在气流中产生回音信号，接收器接收到这一信号后，就能够计算出空气的流速。

超声波风速探测技术在探测风速的时候，不同于传统的测风杆技术需要面向风向进行，它可以在任何角度的情况下，都能够准确地测量出气流的速度。

二、超声波风速传感器的应用目前超声波风速探测技术主要应用于风力发电、车辆气动性能测试等领域。

风力发电作为超声波风速探测技术的主要应用领域之一，目前已经有越来越多的超声波风速传感器应用于风机群的监测之中，它能够实时测量风机的风速，并将数据传输回控制中心进行分析。

在车辆气动性能测试领域，超声波风速探测技术目前已经得到了广泛的应用，它能够测量车辆行驶时的垂直速度、横向速度、旋转速度等数据，为汽车厂家提供了重要的数据参考。

三、超声波风速传感器的发展现状超声波风速探测技术在风力发电和车辆气动性能测试领域得到了广泛的应用，同时随着科技的不断发展，这种技术也在不断地完善。

近年来，国内外一些知名科研机构相继推出了一些新型的超声波风速传感器。

比如，加拿大Lufft公司推出了一款能够测量不同高度下的风速和风向的超声波风速传感器。

而国内一些厂商也开始专注于超声波波束技术的研究和应用，精度和稳定性也有了不小的提高。

随着社会的发展和技术的进步，超声波风速探测技术将会在未来得到更为广泛的应用。

相信在不久的未来，它将会成为风能行业和车辆气动性能测试领域的主流技术之一。

矿用超声波风速风向仪及其测风方法与设计方案

本技术涉及一种矿用超声波风速风向仪及其测风方法，其中，所述超声波风速风向仪包括主控模块、滤波电路、信号放大电路、按照空间三维坐标系分布的六个超声波收发传感器、数据处理模块、服务器及电脑终端；所述空间三维坐标系中包括三条互相垂直的坐标轴，每条坐标轴上各分布两个相对的超声波收发传感器，每条坐标轴上的两个超声波收发传感器在原点两侧对称分布。

本技术提供的矿用超声波风速风向仪及其测风方法，能够适应矿井恶劣的使用环境。

技术要求1.一种矿用超声波风速风向仪，其特征在于，包括主控模块、滤波电路、信号放大电路、按照空间三维坐标系分布的六个超声波收发传感器、数据处理模块、服务器及电脑终端；所述空间三维坐标系中包括三条互相垂直的坐标轴，每条坐标轴上各分布两个相对的超声波收发传感器，每条坐标轴上的两个超声波收发传感器在原点两侧对称分布；其中：所述主控模块发送开始测量信号，所述滤波电路及所述信号放大电路开始工作，所述超声波收发传感器两两对发测速超声波信号，直至所有超声波收发传感器均完成测速超声波信号的收发；所述主控模块将测定数据传输到所述数据处理模块进行数据处理，以获得矿井巷道的风速风向信息；所述数据处理模块通过RS485或WIFI信号将所述风速风向信息传输到所述服务器及控制电脑终端。

2.根据权利要求1所述的矿用超声波风速风向仪，其特征在于，所述超声波收发传感器包括超声波换能器、收发信号主控模块、声波发射驱动模块、滤波放大模块、时间计算单元、信号处理模块以及回波信号接收模块，其中：所述超声波换能器包括依次相连的缓冲保护层、声波吸收物质和控制电路模块，所述超声波换能器的外壳上涂有隔音涂层，所述缓冲保护层中设置有压电振子，所述控制电路模块通过信号线缆与外部进行数据交互。

3.根据权利要求2所述的矿用超声波风速风向仪，其特征在于，所述缓冲保护层由硬质硅脂材料构成，以保护所述超声波换能器内部的压电振子及控制电路模块不受井下环境的影响。

超声波测风速和风向的原理

超声波测风速和风向的原理一、引言超声波测风速和风向是一种常见的气象测量方法，具有非接触、高精度、实时性强等优点，被广泛应用于气象、环保、能源等领域。

本文将介绍超声波测风速和风向的原理及其应用。

二、超声波传感器超声波传感器是超声波测风速和风向的核心部件，它能够将空气中的运动转化为电信号输出。

超声波传感器通常由发射器和接收器两部分组成，发射器发出高频率的超声波信号，接收器接收反射回来的信号，并将其转化为电信号。

在空气中运动的物体会对超声波产生多普勒效应，即改变其频率和相位，从而可以通过测量频率和相位差来确定物体的运动状态。

三、测量原理1. 风速测量原理当空气流经超声波传感器时，会对其中一个方向上的超声波产生多普勒效应。

根据多普勒效应公式可得：v = λΔf / 2f0cosθ，其中v为空气流速，λ为超声波波长，Δf为反射回来的频率差，f0为超声波发射频率，θ为传感器与空气流方向的夹角。

因此，可以通过测量反射回来的频率差和传感器与空气流方向的夹角来计算空气流速。

2. 风向测量原理超声波传感器通常采用三个或四个发射器和接收器组成一个阵列，分别位于传感器的前、后、左、右四个方向上。

当空气流经传感器时，会对不同方向上的超声波产生多普勒效应，并且不同方向上的多普勒效应具有不同的相位差。

通过测量相位差可以确定空气流经传感器时的风向。

四、误差分析1. 温度和湿度对测量结果产生影响。

由于超声波在不同温度和湿度下的速度不同，因此需要对测量结果进行修正。

2. 流场扰动会影响超声波的传播路径和相位差，从而引起误差。

因此需要在安装位置选择上避免大气层中较强的湍流区域。

3. 超声波传感器本身存在误差，需要进行校准和修正。

五、应用超声波测风速和风向广泛应用于气象、环保、能源等领域。

在气象领域，可以用于天气预报、航空气象等方面；在环保领域，可以用于监测大气污染物的扩散情况；在能源领域，可以用于风力发电机组的控制和运行管理。

六、结论超声波测风速和风向是一种非接触式、高精度、实时性强的测量方法，具有广泛的应用前景。

超声波风速风向测试仪的设计

超声波风速风向测试仪的设计摘要：该设计的超声波风速风向测试仪具有低功耗、精度高、可靠性强、检测速度快、检测范围大（测量范围：0～60m/s）等特点。

该测试仪，基于传统时差法的超声波风速风向检测方法，并采用同侧v 型安装方式，由dspic33f系列单片机进行控制准确获取时差，实现风速风向测量。

该测试仪在风洞测试时，获得较高地精度和稳定度。

关键词：超声波风速风向时差法中图分类号：tp274.4 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）007-104-031 引言近几年，用超声波实现风速风向检测一直是个炙手可热的课题，目前该技术在国外已应用的非常成熟，而在国内该技术用于测风领域还处于发展阶段。

国内生产的自动气象站在测风领域大都仍采用传统的机械式测风技术，超声波测风技术未得到广泛应用。

近些年，随着国外超声波测风设备的流入，国内超声波测风的设备几乎都被国外厂家占据，而国内厂家仍未生产出成熟的超声波测风设备。

随着气象站在各个领域的广泛应用，超声波测风设备由于其具有传统机械式测风设备所不具有的独特优势，必将占据更大的市场份额。

鉴于此，本文设计的超声波风速风向测试仪具有量程宽、精确度高的优点，且能快速应用于自动气象站。

2 超声波时差法测风原理超声波在空气中传播时，顺风与逆风方向传播存在一个速度差，当传播固定的距离时，此速度差反映成一个时间差，这个时间差与待测风速具有线性关系。

对于特定风向传播（如东西方向或南北方向），可选用一对收发一体的超声波探头，保证两探头距离不变，按东西或南北方向放置，以固定频率顺序发射超声波，测量两个方向上超声波到达时间，由此得到顺风的传播速度和逆风的传播速度，经过系统处理换算即可得到风速值。

具体原理图见图1，首先1探头作为发射探头，2探头作为接收探头，进行测量时得到一个时间，然后2探头作为发射探头，1探头作为接收探头得到相对方向上的另一个时间。

图1 超声波风速、风向测量原理图设南北（或东西）两超声收发器的距离为d，顺风传输时间为t12，逆风传输时间为t21，风速为vw，超声波传播速度为vc，可得：=vc+vw=vc-vw化简可得：vw= （-）（1）该方法能准确测得单一方向的风速。

超声波风速风向传感器产品说明书

485型风速风向仪说明书Ver1.0第1章产品简介1.1产品概述超声波风速风向仪，是一款基于超声波原理研发的风速风向测量仪器，利用发送的声波脉冲，测量接收端的时间或频率差别来计算风速和风向。

整机外壳采用ABS材质，具有重量轻、没有任何移动部件、坚固耐用的特点，而且不需维护和现场校准，能同时输出风速和风向。

可以与电脑、数据采集器或其它具有RS485相符合的采集设备连用。

被广泛应用于温室、环境保护、气象站、船舶、码头、养殖等环境的风向测量。

1.2主要参数参数技术指标风速测量范围0~60m/s风速测量精度±2%风向测量范围0~360°风向测量精度±3°响应时间小于5秒波特率9600通讯端口RS485供电电源12VDC工作电流70mA运行温度-30~80℃工作湿度环境0~100%RH（15~95%RH）第1页1.3功能特点◆无启动风速限制，零风速工作，无角度限制，360°全方位，可同时获得风速、风向的数据；◆无移动部件，磨损小，使用寿命长；◆采用声波相位补偿技术，精度高，响应速度快；◆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；◆工程塑料外壳，设计轻巧，携带轻便，安装、拆卸容易◆信号接入方便，支持485-RTU；◆不需维护和现场校准。

第2章硬件连接2.1设备安装前检查安装设备前请检查设备清单：名称数量高精度传感器1台风向485线1条12V防水电源1台（选配）第2页USB转485设备1台（选配）保修卡/合格证1份外形展示：第3页2.1.1接线方式线色说明2电红色电源正源黑色电源负通信黄色485A绿色485B出厂默认提供0.6米长线材，客户可根据需要按需延长线材或者顺次接线。

2.2安装方式第4页采用法兰安装，螺纹法兰连接使风向传感器下部管件牢牢固定在法兰盘上，底盘的圆周上开四个的安装孔，使用螺栓将其紧紧固定在支架上，使整套仪器保持在最佳水平度，保证风向数据的准确性，法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。

超声波测风速和风向的原理

超声波测风速和风向的原理超声波测风速和风向的原理1. 引言风是大自然中非常重要的自然元素之一，对气象、环境、能源等领域都有着重要的影响。

测量和监测风速和风向是非常必要的。

而超声波测风速和风向的技术成为了一种广泛应用的方法。

本文将介绍超声波测风速和风向的原理，以及这项技术的优势和限制。

2. 超声波测风速的原理超声波测风速是一种利用超声波传播和接收的原理来测量风速的方法。

其基本原理是通过发送超声波脉冲并测量超声波传播时间来计算风速。

2.1 发送超声波脉冲超声波传感器通过发射脉冲声波来测量风速。

这些脉冲声波由超声波传感器中的发射器产生，并在大气中传播。

2.2 接收被反射的声波传感器同时也是一个接收器，它能够接收到从目标物体反射回来的超声波信号。

当超声波波束遇到风时，风会导致声波传播路径的变化，从而改变传播时间。

2.3 计算风速基于超声波的传播时间以及风速引起的传播路径的变化，可以利用一些特定的算法计算出当前的风速。

通常，超声波测风速仪会采用多组传感器以增加测量的准确性。

3. 超声波测风向的原理超声波测风向则利用了超声波传播方向的变化来测量风的方向。

它和超声波测风速的原理相似，但有一些特定的改进。

3.1 发送超声波脉冲同样地，超声波测风向也需要发送超声波脉冲，这些脉冲声波由超声波传感器中的发射器产生。

3.2 接收被反射的声波超声波传感器不仅能接收到从目标物体反射回来的声波信号，还可以检测到声波传播方向的变化。

当风吹动时，声波的传播路径会发生改变，通过分析这种改变，可以确定风的方向。

3.3 计算风向利用接收到的超声波信号以及传播路径的变化，可以进行计算得出当前的风向。

与测风速类似，为了增加测量准确性，超声波测风向常常会采用多个传感器的组合。

4. 超声波测风速和风向技术的优势和限制4.1 优势- 非接触性：超声波测风速和风向不需要与风直接接触，可以远距离地进行测量，非常方便和安全。

- 高精度：通过使用多组传感器和精确的算法，超声波测风速和风向可以提供相对较高的测量精度。

超声波风速传感器与风向传感器的工作原理有什么不同

超声波风速传感器与风向传感器的工作原理有什么不同前言超声波风速传感器和风向传感器是气象仪器中常见的两个传感器。

它们在测量天气条件时非常有用，特别是在航空、海洋、铁路、交通、建筑和环保领域等。

虽然它们目的都是测量空气的流速和流向，但却有着明显的工作原理区别，下面我们就详细了解一下它们的原理和应用。

超声波风速传感器在超声波风速传感器中，声波被用于测量风速的改变。

其工作原理是，从一个固定的位置向空气流中发射声波，并接收它们的回声。

回音的延迟时间取决于空气流的速度（也就是声波是否受到空气流的影响）。

从传输时间的差异可以计算出风速。

超声波风速传感器的量程一般是0~60m/s，精度比较高，可达到0.1m/s。

同时它的反应速度也非常快，可以在一秒钟之内完成一次测量，同时可以在恶劣天气条件下正常工作。

它的优点是除了测量风速外，还可以从测量数据中推断出风向（通过声波延迟时间差异）和温度等气象参数。

另外，它可以承受较高的温度和压力。

风向传感器不同于超声波风速传感器，风向传感器的工作原理是测量口径固定、朝向固定的羽毛（或标靶）在风向上的偏转角度。

每个角度值都对应一个具体的风向。

这种传感器实际上只是一个机械结构，没有任何电子元件来处理测量数据。

风向传感器的测量精度也很高，可达到0.1度。

它的优点是可以在非常恶劣的天气条件下工作，如强风、大雨、雪和冰等环境。

超声波风速传感器与风向传感器的对比超声波风速传感器和风向传感器有很大的不同之处。

主要区别如下：1.原理不同：超声波风速传感器使用声波，而风向传感器使用机械结构原理。

2.精度不同：超声波风速传感器的测量精度略高于风向传感器。

3.适用范围不同：超声波风速传感器适用于普通气象测量，可以测量出风速和风向等多个参数，而风向传感器则只适用于测量风向。

4.使用场景不同：超声波风速传感器通常用于室外环境，如航空、铁路等。

风向传感器则用于室内环境（室内环境主要是空调系统中的风道调节）。

超声波传感技术的矿用多通道智能风速风向仪

超声波传感技术的矿用多通道智能风速风向仪邹云龙;徐雪战【摘要】针对国内矿井现阶段测风仪器产品测量精准度易受井下潮湿、多尘等复杂条件的影响,提出了一种矿用智能多通道风速风向仪.软件采用多平台分模块设计,利用多段拟合进行测量参数误差修正,将超声波传感器、干湿温度传感器、压力传感器、信号转换电路等集成在风速风向仪手持终端上,实现了风速、风向等待测环境参数的多通道快速精准测量与参数自主校准.通过在测试环境下与传统机械风表的对比测试,结果表明:平均测试误差仅为2.47%,测风效果与稳定性明显高于传统机械风表.%Aiming at influence of damp and dust under mine on inaccuracy of measurement of domestic wind instruments,put forward a smart multi-channel wind speed and direction equipment for mine.Its system software is designed by multi-platform module,using multi-stage fitting for measurement parameter error correction and ultrasonic sensors,dry wet temperature sensor,pressure sensor,signal conversion circuit are integrated on handheld terminal,realize multi-channel,fast and accurate measurement and autonomous calibration of instrument pared with the test results of the traditional instrument,the average test error of this intelligent instrument is only 2.47% under the national standards,and the measuring effect and its stability is significantly higher than the traditional mechanical wind equipment.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】4页(P108-111)【关键词】超声波;风速风向;风速测量;多通道;校准方法【作者】邹云龙;徐雪战【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400037;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037【正文语种】中文【中图分类】TP212随着矿井开拓延伸的不断变化，需要及时调整矿井的通风网络系统结构及风量大小[1，2]，以满足矿井所有用风点的风量需求，进而实现矿井的安全稳定生产。

风速仪——精选推荐

风速仪EC-A1超声波风速风向仪(机械测风仪器的⾰命)⼀、概述EC-A1型超声风速风向仪是对传统风杯/风向标/螺旋桨风速风向传感器的替代产品。

它揉合了世界领先的超声波制造的专业技术，是基于现有的、⾼度成功的、实践证明的超声波技术。

适⽤于陆地和海洋环境。

有别于传统易损坏的风杯/风向标/螺旋桨风速风向传感器，超声波风速风向仪质量轻，其坚固的⾼强度结构设计在安装和使⽤时⽆需担⼼损坏。

此外，⽆需昂贵的现场校准或维护，以及其抗腐蚀的外表⾯，使得它成为真正的安装后”⾼枕⽆忧”的设备。

超声波风速风向仪设计灵活，有数字输出和模拟输出功能。

⼆、原理EC-A1型超声风速风向仪的⼯作原理是利⽤超声波时差法来实现风速的测量。

声⾳在空⽓中的传播速度，会和风向上的⽓流速度叠加。

若超声波的传播⽅向与风向相同，它的速度会加快；反之，若超声波的传播⽅向若与风向相反，它的速度会变慢。

因此，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；本风速仪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。

它具有重量轻、没有任何移动部件、坚固耐⽤的特点，⽽且不需维护和现场校准，能同时输出风速和风向。

客户可根据需要选择风速单位、输出频率及输出格式。

也可根据需要选择加热装置（在冰冷环境下推荐使⽤）或模拟输出。

可以与电脑、数据采集器或其它具有RS485或模拟输出相符合的采集设备连⽤。

如果需要，也可以多台组成⼀个⽹络进⾏使⽤。

EC-A1 型超声波风速风向仪是⼀种较为先进的测量风速风向的仪器。

由于它很好地克服了机械式风速风向仪固有的缺陷，因⽽能全天候地、长久地正常⼯作，越来越⼴泛地得到使⽤。

它将是机械式风速仪的强有⼒替代品。

三、产品应⽤领域城市环境监测风⼒发电⽓象监测桥梁隧道航海船舶航空机场四、产品特点⽆启动风速限制，0风起⼯作，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；可全天候⼯作，不受暴⾬、冰雪、霜冻天⽓的影响；测量精度⾼；性能稳定；低功耗不需校准；结构坚固，仪器抗腐蚀性强，在安装和使⽤时⽆需担⼼损坏；设计灵活，轻巧，携带轻便，安装、拆卸容易；信号接⼊⽅便，同时提供数字和模拟两种信号；不需维护和现场校准，真正的0-359度⼯作(⽆死⾓)五、技术指标六、安装EC-A1型超声风速风向仪以卓越的性能，能够满⾜甚⾄超过它所列出的各项规格说明，能够在世界各地各种环境下使⽤。

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摘
要：钊‘ 对国内矿井现阶段测风仪器产品测量精准度易受井下潮湿、多尘等复杂条件的影响，提出了一
种矿用智能多通道风速风向仪。软件采用多平台分模块设计，利用多段拟合进行测量参数误差修正，将超
声波传感器、干湿温度传感器、压力传感器、信号转换电路等集成在风速风向仪手持终端上，实现了风速、
（１．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＣｏａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３７，Ｃｈｉｎａ；
Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３７．Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｄａｍｐａｎｄｄｕｓｔｕｎｄｅｒｍｉｎｅｏｎｉｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｗｉｎｄ
ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｆｏｒｍｉｎｅｂａｓｅｄ０ｎｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＺＯＵＹｕｎ— ｌｏｎｇ．＿．ＸＵＸｕｅ — ｚｈａｎ＇
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传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
２０１７年第３６卷第期
ＤＯＩ：１０．１３８７３／Ｊ．１０００－９７８７（２０１７）０６０１－０８－０４
中图分类号：ＴＰ２１２
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－９７８７（２０１７）０６０１－０８－０４
一ＲｅｓｅａｒＣｎｌ０ｎｍｕｌ ’ ｔ・ｉ ● －ｃｈａ－ｎｎｅｌｉ ● ｎｔ－… ｅｌｌｉＲｅｎｔ・Ｗｌ ● ｎｄ ’ ｓｐｅｅｄｌａｎｄ＿ｄｉ－・ｒｅｃｔ・ｉ ‘ ０ｎ
２．ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧａｓＤｉｓａｓｔｅｒＤｅｔｅｃｔｉｎｇ，ＰｒｅｖｅｎｔｉｎｇａｎｄＥｍｅｒｇｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ，
超声波传感技术的矿用多通道智能风速风向仪
邹云龙，徐雪战
（１．中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆４０００３７；
２．瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆４０００３７）
风向等待测环境参数的多通道快速精准测量与参数自主校准。通过在测试环境下与传统机械风表的对比测试，结果表明：平均测试误差仅为２．４７％，测风效果与稳定性明显高于传统机械风表。
关键词：超声波；风速风向；风速测量；多通道；校准方法