测风设备种类

1.自动气象站

机场自动气象观测系统是由一个计算机数据处理中心和若干场外传感器组成。整个系统由硬件和软件组成，硬件包括传感器、采集器、通讯接口、系统电源、计算机等。软件有采集软件和地面测报业务软件。

传感器是能感受被测气象要素的变化并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换器组成。自动气象站常用的传感器有：风速表，用以量度飞机在跑道起飞及降落时所遇到的风向和风速；跑道视程投射表；气压、振筒式气压传感器；气温、铂电阻温度传感器；湿度、湿度电容湿度传感器；雨量、翻斗式雨量传感器；地温、铂电阻地温传感器。

气压——振筒式气压传感器、膜盒式电容气压传感器

气温——铂电阻温度传感器

湿度——湿敏电容湿度传感器

风向——单翼风向传感器

风速——风杯风速传感器

雨量——翻斗式雨量传感器

蒸发——超声测距蒸发量传感器

辐射——热电堆式辐射传感器

地温——铂电阻地温传感器

日照——直接辐射表、双金属片日照传感器

工作原理：随着气象要素值的变化，自动气象站各传感器的感应元件输出的电量发生变化，这种变化量被CPU实时监控的数据采集器所采集，经过线性化和定量化处理，实现工程量到要素量的转换，再对数据进行筛选，得出各个气象要素值，并按一定的格式存储在采集器中。

风速传感器的风速感应元件为一碳纤维三杯式风杯组件。信号变换电路为光电转换器,风组带着转轴下端的一个多狭缝光栅盘一起旋转,光栅盘与一个红外发光管固定板和一个硅光敏三极管及光电转换整形电路的固定板组成一个光断续器,将机械转动变换成光电脉冲,风杯组每旋转一圈时,光栅盘使光束断续通过n次,使光电转换电路产生n个脉冲输出。风杯组旋转的转速与风速的关系成正比,因此输出的脉冲频率也是同风速成正比的,其关系式为: V=a+bF

式中:V为风速(m/s);a,b为风速常数,传感器类型不同常数亦不同;F为风杯角频率(输出脉冲频率值)。

风向传感器采用对称平衡的单板式风向标带着转轴下固定的1个多狭缝七位循环二进制(格雷)码盘转动,产生格雷码输出以确定风向值。七位格雷玛盘表示128个示值,将1圈360°等分为128个方位,每1个方位值为2.812 5°。七位格雷码盘上的7个圆环狭缝与装有发光二极管固定板上的7个红外发光管和装光敏三极管固定板上的7个硅光敏三极管在一垂直面上一一对应。在风向标转动时,码盘狭缝位置产生位移,使7个光敏三极管的导通情况相应发生变化,从而产生不同的7位二进制码,表示不同的风向值。但是,风向标每转动1个2.812 5°,只变化1个二进码,因而使编码发生的误差降至最小值。风向传感器的光电转换脉冲电路共有7

风向、风速仪用于测量瞬时风速风向，具有自动显示功能。主要由支杆，风标，风杯，风速风向感应器组成，风标的指向即为来风方向，根据风杯的转速来计算出风速。所以也叫风杯式风向风速仪。

风速部分：气象台站最常用的为风杯风速计，它由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向。整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。另一种旋转式风速计为旋桨式风速计，由一个三叶或四叶螺旋桨组成感应部分，将其安装在一个风向标的前端，使它随时对准风的来向。桨叶绕水平轴以正比于风速的转速旋转。

风向部分：由风向标，风向轴及风向度盘等组成，装在风向度盘上的磁棒与风向度盘组成磁罗盘用来确定风向方位。风向示值由风向指针在风向度盘上的稳定位置来确定。

机械式风速仪与风向仪是两者分离的，结构简单、价格低廉是其最大优点。最大缺点由于其测量部分具有机械活动部件，在长期暴露于室外的工作环境下容易磨损（易被风沙损耗，易受冰冻、雨雪干扰）寿命有限，需定期维护，维护成本高，且其检测精度也不高。

并且，所测高度是固定的，近距离，一般不超过100m。

3.无线电探空系统

无线电探空仪通常由充满氦气或氢气的气球（风向球）搭载升空，在中低层大气测量大气主要数据，并通过无线电将数据传回地面气象站点的仪器。其中，无线电测风，利用雷达或无线电定向仪追踪气球携往上空之雷达目标(感应器或探空发射器) 测算上空风向风速之一种观测。

主要由感应元件、转换装置、发射机和电源四部分组成。感应元件用来感应大气温度、压强、湿度要素的大小与变化；然后通过转换装置转换成相应于探测量的无线电讯号；而发射机产生的约数十或数百兆赫的高频无线电振荡（载波），则能装载着探测讯号向地面发送；电源提供了整个探空仪的能量来源，它占据了相当大的重量。

气球在上升过程中可自由地随风漂移，操作人员可以用经纬仪或雷达跟踪气球，根据不同时刻气球所在空间的仰角、方位、高度（或斜距）便可计算出各高度层的风向、风速。

测风雷达是测风的专用雷达。气球携带回答器（或反射靶）升空，当雷达天线对准气球时，发出询问脉冲，能立即接收到回答脉冲（或反射脉冲）。根据回答脉冲和询问脉冲的时间间隔可确定气球距雷达的直线距离，加上天线的方位和仰角，即可确定气球的空间位置。由气球运动轨迹可计算得到各高度风向和风速。测风雷达的探测高度可达30km，且不受天气条件限制。

缺点：探测高度有限，一般在30公里以下。测风间隔长、测风时间分辨率低、而且由于气球运动的惯性影响，测量精度低、不能实时测量切变风。

4.GPS探空系统

GPS在气象探空中，主要是提供探空气球的高精度三维位置信息，推算出不同高度的风速和风向，这就实现了高空探风。

优点：定位精度高、使用方便、大大提高气象探空的准确性，降低地面接收系统的成本。

5.气象雷达

（1）气象雷达的工作原理

雷达发射机产生电磁能量，雷达天线将电磁能量集中形成向某一方向传播的波，由雷达天线以电磁波的方式辐射出去，电磁能在大气中以光速（29.98×104km/s）传播。当传播着的电磁波遇到了目标物后便产生散射波，而且这种散射波分布在目标周围的各个方向上。其中有一部分沿着与辐射波相反的路径传播到雷达的接收天线，被接收的这一部分散射能量，称为目标的后向散射，也就是回波信号，对这种回波信号的检测可以确定目标的空间位置。

雷达是用测量回波信号的延迟时间来测量距离的。假设目标离开雷达的斜距用R表示，