背景：
有各种各样的方法和仪器可用于测量风，因此在决定哪一种适合您的应用时可能会让人不知所措。对于气象应用，有三种基本类型：3 杯型、螺旋型和超声波型。气象监测设备在我们的生活中发挥着至关重要的作用，今天我们就一起去看看风传感器吧。
3杯风速计
杯形风速计是市场上最常见的风速计。标志性的设计通常由连接到中心轴的 3 个小杯子组成。3 杯风速计通过旋转杯的速度测量风速。与超声波设备相比，它们通常对风速的快速变化反应较弱；这可能是好是坏，取决于仪器的应用和特性。对于一般气象用途，3 杯风传感器以机械方式提供准确的风速测量。该设计本质上是全方位的。这意味着它们对风向的快速变化反应良好。由于机械简单，这些 3 杯设计非常坚固。它们也易于使用且易于排除故障。
3 杯风速计通常是电无源的，使用簧片开关指示风速计旋转。速度计算的负担落在了附加的数字设备上。如果设计得当，3 杯风速计有助于实现非常低功耗的系统。冻结对于任何风速计来说都是一个问题。在评估 3 杯风速计和风向标时，寻找宽的滴水裙以减少降水。这些降低了冻结的可能性。风速计和风向标设计应避免可能积雪并让水形成水坑和结冰的水平表面。
风向标
用于读取风向的风向标可以与 3 杯风速计集成。叶片方向通常用电位计指示，电位计是一种在轴旋转阻力带上的雨刷时改变电阻的装置。高端设备将使用绕线电阻器和金属接触表面。低成本解决方案将使用一个简单的碳膜电位器，它的使用寿命较短。两个电位器都有一个 2 到 5 度的死点，其中游标从最大电阻转变为最小电阻。这个死点要求整个传感器机械定向，使死点作为北。
螺旋桨（或螺旋）风速计
螺旋桨（或螺旋）风速计看起来像无翼飞机，前面有一个螺旋桨，后面有一个方向舵。该结构将风速和风向结合在一个设备中。在电气上，这些可能与 3 杯风速计非常相似。风向由电位器检测，风速由簧片开关脉冲检测。一些风速计将使用感应线圈，从而产生与风速相对应的正弦波频率。读取频率输出的电路比簧片开关系统更复杂，成本更高。螺旋设计是单向的，这意味着风速计必须旋转到风的方向才能测量风速。通常，这对风测量无害，但在某些情况下可能需要考虑。
超声波风速计
超声波风速计的独特之处在于它们使用超声波脉冲测量风速和风向。因为它们没有任何移动部件，所以超声波风传感器可以更耐用，与标准 3 杯传感器相比，维护起来可能更省力。它们可以部署在恶劣的环境或极端天气条件下，在这些条件下，带有移动机械部件的风速计更有可能面临破损、退化或腐蚀的风险。然而，缺少活动部件也容易受到昆虫和鸟类的污染。一些超声波风速计也会受到雨水的影响，这可能会暂时污染反射面。超声波风速计也受到低风速和高风速的影响，这可能会给出不稳定的读数。
温度变化会影响声音在空气中的传播速度。因此，超声波风速计需要主动补偿环境温度。这可能会使仪器的环境操作窗口复杂化或减少。根据采样率，超声波风速计可以更容易地接受风速和风向的快速变化。在高采样率下，超声波技术可以可靠地响应风湍流。但是，超声波风传感器的最大风速可能低于同等价格的机械传感器。通过传感器的风湍流、采样率、吹降水、低传感器输出和其他问题将对可测量风速产生技术模仿。以上所有问题都是技术障碍，但它们共同增加了超声波风传感器的电气复杂性、成本和功率预算。
与前两种风速计技术不同，超声波风速传感器是有源设备，需要电源来检测风速。更高的采样率将需要更多的功率。虽然 30 到 60 mA 可能看起来不多，但随着时间的推移，它会显着增加系统成本，尤其是对于自主系统。一些设备还具有内部加热器，这些加热器非常耗电。更高的功率预算会增加电池成本、太阳能成本、运输成本和持续维护成本。
（本文来自转载，若有侵权行为，麻烦尽快联系我们进行删除）
