目前的气象学已经取得了很大的进步，他们所使用的仪器都是最新研发的，像风向风速仪就是我们使用比较广泛的仪器之一。这个仪器是具有一定的转动性的，尤其是在测定风速的时候，由于传感器的不同，会造成风力产生很大的变化，也会使得在空间上移动的不是很有规律，造成一些检测的误差。另外,传感器安装在野外,在遭遇到极端的雨雪天气时,机械旋转和风杯易结冰,影响正常的气象观测。随着社会的发展和科技的进步,在地面气象观测领域,越来越多的先进技术被应用到风向风速的测量上,超声波式风向风速传感器具有良好动态特性, 不存在机械磨损和惯性滞后等问题,且长期稳定可靠,风向风速测量系统,其测量精度高、功耗低、测量范围广、可靠性强,具有广阔的应用价值。

超声波式测风主要有时差法、多普勒法、涡街法和相关法等测量方法。时差法最为常见,其原理为:在平静空气中,声波的传播速度会被在风方向的空气流动所改变。如果风向和声波的传播方向相同,就会增大声波的传播速度,反之则会减小声波的速度。超声波换能器是完成超声波发射与接收的部件, 其直接影响到测量距离的准确性、精度以及可靠性。换能器一般采用双压电陶瓷晶片制成,其非常适合在气体和液体介质中传输,且能抵御恶劣的环境。

选择换能器的一个重要参数是工作频率,换能器的工作频率就是压电陶瓷材料共振频率,当加在超声波传感器两个电极之间的交变电压的频率等于压电陶瓷的共振频率时,输出的能量最大,灵敏度也最高,它直接决定了超声波传感器的外形尺寸。超声波的时差法测量大多是使用高速计数器来对信号的到达时间进行测量,基于计数器的测量方法依赖于计数器的计数频率以及对信号到达时间的阈值判断。要达到较高的测量精度,通常要求计数器的计时频率在100 MHz以上,对电路设计有较高的要求。超声波接收电路的信号中,总混有杂波和干扰脉冲等环境噪声,而前置放大电路在放大有用信号的同时,会将一部分的噪声信号同时放大。中国粮油仪器网  http://www.grainyq.com/