想知道風多大、往哪吹,氣象站、高速旁的監測設備??砍暡L速風向儀 —— 它沒有風杯、風標等轉動部件,卻能精準捕捉風的動態,核心秘訣藏在超聲波的傳播特性里。
超聲波風速風向儀工作原理基于一個簡單規律:聲音順風傳播變快,逆風變慢。設備利用這一特性,通過計算超聲波在不同方向的傳播時間差,反推風速與風向。
設備內部通常有 4 個呈 X 形 / 十字形分布的超聲波探頭,兩兩相對負責發射與接收信號,比如一組沿東西方向、一組沿南北方向,覆蓋所有風向。
無風時,超聲波在相對探頭間傳播時間相等,因為聲速在靜止空氣中保持固定。有風時,順風方向的超聲波被推著走,傳播時間縮短;逆風方向則頂著風,時間變長。計時器記錄時間差后,結合探頭間的固定距離,通過公式即可算出風速,時間差越大,風速越快。
風向判斷也依賴探頭時間差:對比東西、南北兩組探頭的時間差,若東西方向時間差大、南北方向小,說明風沿東西向吹;哪組方向時間差最大,風就來自哪個方向,最終設備會輸出精確到度的風向。
這種無轉動部件的設計優勢明顯:無磨損、不結冰卡殼,能在極端天氣下穩定工作;響應快,可捕捉陣風;精度高,能感知微弱風力。如今它廣泛用于氣象站、高速、橋梁、光伏電站,成了感知風的重要工具。
簡言之,它像給風裝了計時器,靠超聲波的時間差,讓看不見的風變得可測可知。