风作为一种自然现象，它是影响气候变化的最重要因素之一。本身又蕴藏着巨大的能量，能对人类活动产生重大影响。世界各地越来越重视对风参数的观测研究 。风向风速测量仪用于测量当地的风向风速，其测量到的瞬时风向风速，经计算处理可输出瞬时风速风向值、平均风速风向值、最大风速、极大风速等数据 。
风向风速测量仪可以广泛地应用于气象、民航、公路、桥梁、新能源等行业，前景广阔。风向风速测量仪主要由风向风速传感器、数据采集器组成。风向风速传感器是将风向风速这两个物理量转换为电信号。数据采集器将风向风速输出的电信号进行处理、计算、存储、输出 。1
基本介绍经过多年精心研制完成的新一代数据记录仪，该记录仪体积小、精度高，可采集记录温湿度、照度、CO2、风向风速、雨量、电压、电流、PH等参数，已在多项国家重点实验室、科研单位、疾控中心及光明乳业、哈根达斯等企业中应中应用。
它集数据采集、记录和传输于一体，具有小体积（58×72×29mm）、低功耗（配锂电池可连续工作1年）、高可靠（适应恶劣环境，失电时不丢失数据）、多功能（同时显示、记录多路数据，自动生成记录曲线图，采集的数据能用专用软件或EXCEL、WORD处理）。
测量技术以及选型指南
风速仪的探头选择
0至100m/s的流速测量范围可以分为三个区段：低速：0至5m/s；中速：5至40m/s；高速：40至100m/s。风速仪
的热敏式探头用于0至5m/s的精确测量；风速仪的转轮式探头测量5至40m/s的流速效果最理想；而利用皮托管则可在高速范围内得到最佳结果。正确选择风速仪的流速探头的一个附加标准是温度，通常风速仪的热敏式传感器的使用温度约达+-7C。特制风速仪的转轮探头可达35C。皮托管用于+35C以上。
原理及特点国内外风向风速传感器可以分为三类。 第一类为螺旋桨式风向风速传感器；第二类为风速是三杯式、风向是单翼式的风向风速传感器；第三类为超声波风向风速传感器。螺旋桨式风传感器精度较差，动态性能一般；超声波风传感器应用还不太成熟。考虑测量性能、可靠性、价格等因素，本设计采用三杯式风速传感器、单翼式风向传感器 。现设计定型的传感器型号为ZQZ-TF风向风速传感器。
风杯式风速传感器工作原理是：风速传感器的感应元件为三杯式回转架，信号变换电路为霍尔开关电路。在水平风力作用下，风杯组旋转，通过主轴带动磁棒盘旋转，其上的36只磁体形成18 个小磁场，风杯组每旋转 1 圈 , 在霍尔开关电路中感应出 18 个脉冲信号 , 其频率随风速的增大而线性增加。其校准方程为：V=0.1F(V：风速，单位：m/s；F：脉冲频率，单位：Hz ) 。
风向传感器的感应元件为风向标组件。角度变换为格雷码盘加光电电路。当风向标组件随风向旋转时，带动主轴及码盘一同旋转，每转动2.8125°,位于光电器件支架上下两边的 7 位光电变换电路就输出1组新的7位并行格雷码，经整形电路整形并反相后输出 。1
技术指标风速测量范围：0~60m/s
精确度：±(0.3+0.03V)m/s
分辨率：0.1m/s
风向测量范围：0~360°
精确度：±3°
分辨率：3°
2.抗风强度： 70m/s
3.起动风速： ≤0.5m/s
4.起动风向： ≤0.5m/s
5.2分钟、10分钟平均风向风速。
6.当日最大和极大风速风向及它所出现的时间。
7.工作电压： AC220x(1±10%)V 50Hz
或DC6V(交直流自动切换)
8.遥测距离： ≤100m(根据用户需求可订制)
9.输出接口： RS232C波特率9.6k。
风速的测试方法 风速测试有平均风速的测试和紊流成分（风的乱流1～150KHz、与变动不同）的测试。测试平均风速的方法有热式、超音波式、叶轮式、及皮拖管式等。1
热式测试法该方式是测试处于通电状态下传感器因风而冷却时产生的电阻变化，由此测试风速。不能得出风向的信息。除携带容易方便外，成本性能比高，作为风速计的标准产品广泛地被采用。热式风速计的素子有使用白金线、电热偶、半导体的，但我公司使用白金卷线。白金线的材质在物质上最稳定。因此，长期安定性、以及在温度补偿方面都具有优势。
特性（液晶双路）
测量范围：风速：0～45m/s 风向：0～360°
传感器： EL-1
记录容量：7420组数据
记录间隔：2秒～24小时连续可调
通讯接口：RS-232或USB
软 件：中、英文两种版本
功能1、全程跟踪记录风速风向变化数据，记录时间长（15分钟记录一次数据，可记录长达5个月甚至更长的时间）,集数据采集、记录和传输于一体。
2、整机功耗小，使用锂电池（内置）供电，电池寿命可达一年以上。
3、软件有中英文两种版本，可任意选择，英文版具有国际通用性。
4、软件功能强大，数据查看方便。
5、自动生成记录曲线图，采集的数据能用EXCEL、WORD或专用软件处理。
6、记录时间间隔从2秒至24小时任意设置。
7、体积小，操作简单，性能可靠（适应恶劣环境，失电时不丢失数据）。
使用方法1、用随机附带的通讯电缆将记录仪与一般计算机（PC586以上即可）的串行口相连接。
2、在计算机上运行记录仪应用程序，设置好记录仪的记录启动时间、记录周期、停止时间、停止方式等参数。
3、设定完成后脱开记录仪与计算机的连接，将记录仪置于需检测的场合。
4、检测完毕后，再将记录仪与计算机连接，运行记录仪应用程序，将记录数据下载到计算机内进行数据处理
风速计的作用介绍风速的测定 常用的仪器有杯状风速计、翼状风速计、卡他温度计和热球式电风速计。翼状和杯状风速计使用简便，但其惰性和机械磨擦阻力较大，只适用于测定较大的风速。 热球式电风速计
构造原理是一种能测低风速的仪器，其测定范围为0.05-10m/s。它是由热球式测杆探和测量仪表两部分组成。探头有一个直径0.6mm的玻璃球，球内绕有加热玻璃球用的镍铬丝圈和两个串联的热电偶。热电偶的冷端连接在磷铜质的支柱上，直接暴露在气流中。当一定大小的电流通过加热圈后，玻璃球的温度升高。升高的程度和风速有关，风速小时升高的程度大；反之，升高的程度小。升高程度的大小通过热电偶在电表上指示出来。根据电表的读数，查校正曲线，即可查出所的风速（m/s）。
使用方法① 使用前观察电表的指针是否指于零点，如有偏移，可轻轻调整电表的机械调整螺丝，使指针回到零点；
②将校正开关置于断的位置；
③将测杆插头插在插座上，测杆垂直向上放置，螺塞压紧使探头密封，“校正开关”置于满度位置，慢慢调整“满度调节”旋纽，使电表指针指在满度位置；
④将“校正开关”置于“零位”，慢慢调整“粗调”、“细调”两个旋纽，使电表指针指在零点的位置；
⑤经以上步骤后，轻轻拉动螺塞，使测杆探头露出（长短可根据需要选择），并使探头上的红点面对对着风向，根据电表度读数，查阅校正曲线，即可查出被测风速；
⑥在测定若干分后（10min左右），必须重复以上③、④步骤一次，使仪表内的电流得到标准化；
⑦测毕，应将“校正开关”置于断的位置。
注意事项①本仪器为一较精密的仪器，严防碰撞振动，不可在含尘量过多或有腐蚀性的场所使用。
②仪器内装有4节电池，分为两组一组是三节串联的，一组是单节的。在调整“满度调节”旋纽时，如果电表不能达到满刻度，说明单节电池已耗竭；在调整“粗调”、“细调”旋纽时，如果电表电表指针不能回到零点，说明三节电池已耗竭；更换电池时将仪器底部的小门打开，按正确的方向接上。
③仪器维修后，必须重新校正。
安装按照仪器技术手册规定的方法把2个传感器分别固定在长1~1.5m的风传感器安装横臂的两端。传感器的电气连接线接入接线盒。然后再将横臂安装在风塔 (杆) 上。安装时, 中轴应垂直, 横臂应水平, 风向标的方位要对准正北。传感器的信号电缆要穿进风杆上部小孔, 不使电缆悬空挂着。风塔 (杆) 顶端要安装避雷针, 避雷针用紫铜线做下引线, 顺风塔 (杆) 下来接到避雷针接地桩上。
维护经常观察风杯和风向标转动是否灵活、平稳。发现异常时, 换用备份传感器或卸下维修。每年定期维护1次风传感器, 清洗风传感器轴承;检查、校准风向标指北方位。
风速和风向不需要日常维护, 但应注意其工作状态是否正常, 例如在微风拂动下是否有风速, 在微风下风向是否变动。在大风扬沙天气下, 风速和风向可能会不显示, 观测员应及时对采集器进行复位 (即重新启动) , 使其恢复正常工作。在较大的冰雹打击下, 可能会对风杯造成一定的损坏, 观测员应及时观察风杯和风标的外观和工作是否正常, 并与其它同事确认问题是否真的存在, 如不正常应及时与技术部门联系。2
清洗和更换步骤风向、风速轴承每年必须通过转动传感器的轴目测一次, 检查时要先卸下风向标或风杯, 正常情况下, 轴应当转动灵活, 无明显噪声。如有噪声, 用耳朵靠近上端轴承和下端轴承听清是那一个有噪声或两个都有噪声。如果上端轴承有噪声, 先把传感器倒置, 然后用手抓好外壳摔动, 直至上端轴承逐渐冒出, 再用手或工具拔出轴承。用汽油清洗轴承后转动并观察转动的连续声音和感觉良好的惯性, 如果正常转动, 可重新装好, 再听上下端轴承的声音、观察转动的惯性。如果不能正常转动, 就要更换新的轴承。因上端轴承的密封和固定不是很好, 较下端轴承更容易磨损和产生污垢而发生故障。如果下端轴承有噪声, 要按以下步骤打开更换。
松开连接处的六角螺母 (用22mm的工具) 和传感器底部的3个平头螺钉 (用7mm的工具) 。
轻轻拔开上、下部装置。
松开隔离螺母 (六角螺丝) 和加热元件的引出端 (扁铜片) 。
取下印制线路板。不要拧或弯曲连接线, 以免折断轴针。
旋松码盘或截光盘的内六角定位螺钉, 取下该盘 (注意该盘的安装高度位置) 。
取下定位环 (用挡圈钳) 。
取下隔离环, 从装置中向下推出轴。
取下低端轴承的卡子, 取下低端轴承, 进行清洗或更换。
要用汽油浸泡并清洗, 选择无噪声和转动十分灵活的轴承;加优质润滑机油后转动。
安装轴承的步骤:先装下端轴承, 然后安装卡子, 卡子的平面对轴承 (另一面光滑并显凸) 。把轴装入装置, 再装“0”形环, 凹面对卡子 (另一面平整) 。装入定位环, 平面对“0”形环 (另一面光滑并显凸) 。装入上部轴承, 转动轴检查转动是否灵活。把码盘或光盘安装在原来的高度位置, 再安装印制线路板 (注意对上加热元件的引出端接口) , 转动轴观察码盘不会接触到发光管和光电管, 最后安好下部装置 (依照打开步骤) 。至此轴承更换工作全部完成。2
本词条内容贡献者为:
魏大勇 - 副教授 - 西南大学