[科普中国]-声学风速计

声学风速计是指利用在声波传播方向的风速分量将增加（或减低）声波传播速度的特性制作的风速计，可用来测量风速分量。1

工作原理声学风速计至少有两对感应元件，每对包括发声器和接收器各一个。使两个发声器的声波传播方向相反，如果一组声波顺着风速分量传播，另一组恰好逆风传播，则两个接收器收到声脉冲的时间差值将与风速分量成正比。如果同时在水平和铅直方向各装上两对元件，就可以分别计算出水平风速、风向和铅直风速。由于超声波具有抗干扰、方向性好的优点，声学风速计发射的声波频率多在超声波段。 1

基本构造仪器设计成通过沿着在固定而又互相垂直方向发射与接受声波讯号来测量风速的分量，微机随后处理这些信息进行三维声速计算。因无移动部件介入气流的动力平衡，声波风速仪/温度计能快速响应风速的起伏，它线性响应声速，而且不受其它速度分量及压力、温度和相对湿度的干扰。传感器的标定由设计参量确立，因此可用作绝对测量仪器。

探头阵列的设计最大限度减小了由支架导致的气流扭变，达到了垂直分量的无障碍广范围覆盖。阵列可任意指向，但理想情况垂直轴应装在两水平轴的上风处。压电晶体制的换能器完全密封，适用于苛刻的室外使用条件。

电子器件全部装在探头杆架中。这样仪器就可安装在塔顶运行，经得起十分恶劣的环境条件考验。换能器的运行，声波函数及所有数据的计算和传输，均由微机控制。1

主要特点单分量风速、快速响应温度、极端精确、微机控制、固态数字运算、无活动部件 无人监管运行、易安装、抗糙建构、低功耗、直流电源 。1

功能可由串行口遥控、内标定保持精度、用户程选数据采样率，平均范围：1分钟至200Hz、选择数据平均或中位过滤、数种输出格式可选、数种波特率可选、同步声波运算至外部触发、可输出触发脉冲给其它仪器、选择“声速”和/或“温”度输出、改变风速﹑风向的水平速度矢量而保持垂直分量及温度、选择数据质量计算方法去除尖峰、用户调整数据质量的计算、可在输出格式中提供数据质量状态、气流扭变校准可“开”或“关”、用户调整气流扭变校准的计算。1

使用规范除保持日常数据的准确性外，日常维护使用中还要注意以下几点：

1.禁止在可燃性气体环境中使用风速计。

2.禁止将风速计探头置于可燃性气体中。否则，可能导致火灾甚至爆炸。

3.请依据使用说明书的要求正确使用风速计。使用不当，可能导致触电、火灾和传感器的损坏。

4.在使用中，如遇风速计散发出异常气味、声音或冒烟，或有液体流入风速计内部，请立即关机取出电池。否则，将有被电击、火灾和损坏风速计的危险。

5.不要将探头和风速计本体暴露在雨中。否则，可能有电击、火灾和伤及人身的危险。

6.不要触摸探头内部传感器部位。

7.风速计长期不使用时，请取出内部的电池。否则，将电池可能漏液，导致风速计损坏。

8.不要将风速计放置在高温、高湿、多尘和阳光直射的地方。否则，将导致内部器件的损坏或风速仪性能变坏。

9.不要用挥发性液体来擦拭风速计。否则，可能导致风速仪壳体变形变色。风速计表面有污渍时，可用柔软的织物和中性洗涤剂来擦拭。

10.不要摔落或重压风速计。否则，将导致风速计的故障或损坏。

11.不要在风速计带电的情况下触摸探头的传感器部位。否则，将影响测量结果或导致风速计内部电路的损坏。

本词条内容贡献者为:

张勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院