世界上最經典的測風儀——機械式風速風向傳感器

說起測風儀，第一時間就會想到最經典的機械式風速風向傳感器。它通過機械結構與物理原理實現風速風向的測量，經典性源于成熟的技術體系和廣泛的應用實踐。

就結構來說，傳感器由風速測量單元和風向測量單元兩部分構成。

風速測量單元使用風杯或螺旋槳結構。風杯式風速傳感器由 3 - 4 個半球形或拋物錐形風杯，按均勻角度安裝在垂直于氣流的旋轉軸上。當氣流流過時，風杯因迎風面和背風面所受空氣動力差異產生轉速，轉速與風速呈線性關系。通過安裝在旋轉軸上的光電編碼器或磁感應元件，將機械轉速轉化為電信號，經電路處理后得到精確風速數值。螺旋槳式風速傳感器則依靠螺旋槳葉片在風中的旋轉，利用類似原理實現風速測量，優勢在于對低風速變化更敏感。

風向測量單元通常使用風向標結構。風向標設計為不對稱形狀，重心與轉動軸偏移，使其在氣流作用下能自動對準風向。風向標尾部與電位器或角度傳感器相連，當風向標隨風向轉動時，帶動傳感器輸出相應的電信號，通過對電信號的解析可確定風向角度，一般以 16 個方位或 360° 全角度表示。

上述這種機械結構簡單直觀，經過長期驗證，可靠性高，測量精度也滿足多數常規氣象監測和工業應用需求，而且維護方便，更換磨損部件即可恢復性能。不過也存在局限性，機械轉動部件易受沙塵、冰凍等環境因素影響，導致測量誤差，且響應速度相對較慢，不適用于快速變化的湍流環境測量。

而在實際應用中，機械式風速風向傳感器廣泛應用在氣象站、機場、港口、風力發電廠等場所。氣象站利用風速風向數據進行天氣預測和氣候研究；機場和港口依靠它監測環境風速風向，保障飛機起降和船舶航行安全；風力發電廠則通過測量結果優化風機運行角度，提高發電效率。

盡管新型超聲波、激光等測風技術不斷涌現，但機械式風速風向傳感器還是靠著成本低廉的優勢，依然是當前基礎測風領域必采購的經典儀器。

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