怎么丈量风速和风向，其实在古代很早就现已呈现，闻名的诸葛亮借东风火烧壁，便是因为有用的把握了风向和风速方面的常识，然后取得了军事的重大胜利。
作为一种对气候丈量的设备，用来丈量风的方向在巨细的的风速传感器和风向传感器在各行各业也得到了广泛的运用，下面咱们就看看这两种设备。
风向传感器
风向传感器是以风向箭头的滚动勘探、感触外界的风向信息，并将其传递给同轴码盘，一同输出对应风向相关数值的一种物理设备。
一般风向传感器主体都选用风向标的机械结构，当风吹向风向标的尾部的尾翼的时分，风向标的箭头就会指风吹过来的方向。为了坚持关于方向的敏感性，一同还选用不同的内部组织来给风速传感器辨别方向。一般有以下三类：
电磁式风向传感器：运用电磁原理规划，因为原理品种较多，所以结构与有所不同，现在部分此类传感器现已开端运用陀螺仪芯片或许电子罗盘作为根本元件，其丈量精度得到了进一步的进步。
光电式风向传感器：这种风向传感器选用肯定式格雷码盘作为根本元件，并且运用了特别定制的编码编码，以光电信号转化原理，能够准确的输出相对应的风向信息。
电阻式风向传感器：这种风向传感器选用相似滑动变阻器的结构，将发生的电阻值的最大值与最小值别离标成360°与0°，当风向标发生滚动的时分，滑动变阻器的滑杆会跟着顶部的风向标一同滚动，而发生的不同的电压改变就能够核算出风向的视点或许方向了。
风速传感器
风速传感器是一种能够接连丈量风速和风量（风量=风速x横截面积）巨细的常见传感器。
风速传感器大体上分为机械式（首要有螺旋桨式、风杯式）风速传感器、热风式风速传感器、皮保管风速传感器和依据声学原理的超声波风速传感器。
螺旋桨式风速传感器作业原理
咱们知道电扇由电动机带动电扇叶片旋转，在叶片前后发生一个压力差，推进气流活动。螺旋浆式风速计的作业原理刚好与此相反，对准气流的叶片体系遭到风压的效果，发生必定的扭力矩使叶片体系旋转。一般螺旋桨式速传感器经过一组三叶或四叶螺旋桨绕水平轴旋转来丈量风速，螺旋桨一般装在一个风标的前部，使其旋转平面一直正对风的来向，它的转速正比于风速。
风杯式风速传感器作业原理
风杯式风速传感器，是一种非常常见的风速传感器，最早由英国鲁宾孙创造。感应部分是由三个或四个圆锥形或半球形的空杯组成。空心杯壳固定在互成120°的三叉星形支架上或互成90°的十字形支架上，杯的凹面顺着一个方向摆放，整个横臂架则固定在一根笔直的旋转轴上。
当风从左方吹来时，风杯1与风向平行，风对风杯1的压力在最直于风杯轴方向上的分力近似为零。风杯2与3同风向成60度角相交，对风杯2而言，其凹面迎着风，接受的风压最大；风杯3其凸面顶风，风的绕流效果使其所受风压比风杯2小，因为风杯2与风杯3在笔直于风杯轴方向上的压力差，而使风杯开端顺时针方向旋转，风速越大，开端的压力差越大，发生的加速度越大，风杯滚动越快。
风杯开端滚动后，因为杯2顺着风的方向滚动，受风的压力相对减小，而杯3迎着风以相同的速度滚动，所受风压相对增大，风压差不断减小，经过一段时间后（风速不变时），效果在三个风杯上的分压差为零时，风杯就变作匀速滚动。这样依据风杯的转速（每秒钟转的圈数）就能够确认风速的巨细。
当风杯滚动时，带动同轴的多齿截光盘或磁棒滚动，经过电路得到与风杯转速成正比的脉冲信号，该脉冲信号由计数器计数，经换算后就能得出实践风速值。现在新式转杯风速表均是选用三杯的，并且锥形杯的功能比半球形的好，当风速添加时转杯能敏捷添加转速，以习惯气流速度，风速减小时，因为惯性影响，转速却不能当即下降，旋转式风速表在阵性风里指示的风速一般是偏高的成为过高效应（发生的平均差错约为10%）
热式风速传感器作业原理
热式风速传感器以热丝（钨丝或铂丝） 或是以热膜（铂或铬制成薄膜） 为探头，暴露在被测空气，并将它接入惠斯顿电桥，经过惠斯顿电桥的电阻或电流的平衡联系，检测出被测截面空气的流速。热膜式风速传感器的热膜外涂有极薄 的石英膜绝缘层，以便和流体绝缘，并可避免污染，可在带有颗粒的气流中作业，其强度比金属热线丝高。
当空气温度安稳不变时，热丝上的耗电功率等于热丝在空气中瞬时耗去的热量。热丝电阻随温度而改变，热线的电阻和热线温度在一般温度规模（0～300 ℃） 之内，表现为线性联系。放热系数与气流速度有关，流速越大，对应的放热系数也越大，即散热快；流速小，则散热慢。
热式风速传感器所测气流速度是电流与电阻的函数。将电流（或电阻） 坚持不变，所测气流速度仅与电阻（或电流） 一一对应。
热线式风速传感器有恒流与恒温两种规划电路。恒温式热线风速传感器较为常用。恒温法原理是丈量过程中坚持热丝温度安稳，使电桥平衡，此刻热丝电阻坚持不变，气流速度仅仅电流的单值函数，依据已知的气流速度与电流的联系可求得经过结尾设备的气流速度。恒流式热线风速传感器在丈量过程中坚持流经热丝的电流值不变。当电流值不变时，气流速度仅仅与热丝电阻有关。依据已知的气流速度与热丝电阻的联系可求得经过风速传感器的气流速度。
热线式风速传感器可丈量脉动风速。恒流式风速传感器热惯性较大，恒温式风速传感器的热惯性相对较小，具有较高的速度呼应。热线式风速传感器的丈量精度均不很高， 运用时要留意温度补偿。
皮保管风速传感器作业原理
皮保管，又叫“空速管”，“风速管”，是丈量气流总压和静压以确认气流速度的一种管状设备，由法国H.皮托创造而得名。
用试验办法直接丈量气流的速度比较困难，但气流的压力则能够用测压计便利地测出。它首要是用来丈量飞机速度的，一同还兼具其他多种功用。因而，可用皮保管丈量压力，再运用伯努利定理算出气流的速度。皮保管由一个圆头的双层套管组成（见图），外套管直径为D，在圆头中心O处开一与内套管相连的总压孔，联接测压计的一头，孔的直径为0.3～0.6D。在外套管侧外表距O约3～8D的C处沿周向均匀地开一排与外管壁笔直的静压孔，联接测压计另一头，将皮保管安放在欲测速度的定常气流中，使管轴与气流的方向一起，管子前缘对着来流。当气流挨近O点处，其流速逐步减低，流至O点滞止为零。所以O点测出的是总压P。其次，因为管子很细，C点距O点充沛远，因而C点处的速度和压力现已根本上康复到同来流速度V和压力P持平的数值，因而在C点测出的是静压。关于低速活动（流体可近似地认为是不行紧缩的），由伯努利定理得确认流速的公式为：
依据测压计测出的总压和静压差P-P，以及流体的密 度ρ，能够依照式（1）求出气流的速度。
超声波风速传感器作业原理
超声波风速传感器的作业原理是运用超声波时差法来完结风速的丈量。因为声响在空气中的传达速度，会和风向上的气流速度叠加。假设超声波的传达方向与风向相同，那么它的速度会加速；反之，若超声波的传达方向若与风向相反，那么它的速度会变慢。所以，在固定的检测条件下，超声波在空气中传达的速度能够和风速函数对应。 经过核算即可得到准确的风速和风向。因为声波在空气中传达时，它的速度受温度的影响很大；风速传感器检测两个通道上的两个相反方向，因而温度对声波速度发生的影响能够忽略不计。
超声波风速传感器它具有重量轻、没有任何移动部件、巩固耐用的特色， 并且不需保护和现场校准，能一同输出风速和风向。客户可依据需求挑选风速单位、 输出频率及输出格局。也可依据需求挑选加热设备（在严寒环境下引荐运用）或模仿输出。能够与电脑、数据收集器或其它具有RS485或模仿输出相符合的收集设备连用。假如需求，也能够多台组成一个网络进行运用。
超声波风速风向仪是一种较为先进的丈量风速风向的仪器。 因为它很好地克服了机械式风速风向仪固有的缺点， 因而能全天候地、持久地正常作业，越来越广泛地得到运用。它将是机械式风速仪的强有力替代品。
超声波风速传感器特色：
1、选用声波相位补偿技能，精度更高；
2、选用随机差错辨认技能，劲风下也可保证丈量的低离散差错，使输出更平稳；
3、针对细雨，浓雾气候的丈量补偿技能，具有更强的环境习惯力；
4、数字滤波技能，抗电磁干扰才干更强；
5、无发动风速约束，零风速作业，合适室内和风的丈量，无视点约束（360°全方位），一同取得风速、风向的数据；
6、丈量精度高；功能安稳；低功耗不需校准；
7、结构巩固，仪器抗腐蚀性强，在设备和运用时无需忧虑损坏；
8、规划灵敏，轻盈，带着简便，设备、拆开简略；
9、信号接入便利，一同供给数字和模仿两种信号；
10、不需保护和现场校准， 真实的0～359°作业 （无死角）。
风向风速传感器的运用
风向传感器和风速传感器虽然是两种彻底独立的传感器，但大多数情况下，这两种传感器是整合在同一丈量设备中，经过归纳处理数据信息，一起发挥效果的。
风向风速传感器在气候范畴的运用
在气候范畴，一般需求对许多种自然现象进行调查，如风速与气候的改变，当然还有风向的改变，关于风向的丈量作业，现在根本是运用风向仪或许风向传感器设备来处理这个问题。
地上风向改变的丈量：在沙漠、高原地区的风沙管理作业中，一般人们需求留意气流活动的速度与风向的改变，这样能够把握到更多的气候数据，一边拟定更完善的管理计划，所以在整个过程中用到风向传感器这种气候设备。
海洋风暴预警：能够说海洋气候预警体系是风向传感器在气候范畴重要运用之一，它为海洋气候预警体系供给的风向改变数据，是猜测飓风掩盖规模以及“运转”轨道的重要参数之一。
风向风速传感器在煤矿范畴的运用
设备在矿井中的通风设备，往往类型纷歧，并且其作业功率也有着较大的不同，所以需求运用风速传感器设备对各个通风道的风速值进行监督，避免某个方位的通风率过低而呈现的有害气体浓度过高的现象呈现。
其实为了保证各大、中、小型煤矿出产作业安全的进行，依据相关规定，在煤矿中应该设备风速传感器设备，在每一个采矿区、翼回风巷以及总回风巷都应该设置风速传感器设备，而掘进作业面就归于采矿区的一部分，因而掘进作业面，是需求设备风速传感器的。
其实在掘进面中需求设备风速传感器还有一个首要的原因，便是一般煤矿中的甲烷、一氧化碳、瓦斯等有害气体往往从掘进面呈现的概率最大，乃至有些气体在地下构成的“气室”中的气体直接便是一些有害性气体，因而煤矿中需求在每个方位都设备风速传感器并衔接通风设备。
风向风速传感器在风力发电范畴的运用
现代化的大型风力发电机为了能够更好的运用风力资源，一般叶轮方向的操控现已不是用尾翼进行的，而是经过风向传感器来完结这个视点的操控，一般风向传感器 需求设备在风电机组顶部，但需求避免叶轮阻止传感器进行丈量，假如传感器的高度到达必定程度的时分，人们还需求留意对发电机组以及传感器进行防雷、防漏电处理。
一般风力场邻近设备的风向传感器有以下两个首要用途：
1、保证风力发电机叶片能够实时正对风向角，保证现实都在正常作业状况。
2、在风电场邻近的气候站设备上的风向丈量仪器能够保证劲风气候不会对风电机组构成威胁。
风向风速传感器在塔式起重机范畴的运用
一般，为了保证建筑工程的进行，大多数的塔式起重机一般都会设备风速传感器设备，它的存在能够让起重机在劲风影响起重机作业的时分，宣布报警，可是当劲风现已开端影响起重机作业的时分，往往就需求留意风向的改变，这样才干针对不同风向的风做出应对办法，所以部分起重机上面现已运用了风向传感器设备。
风向风速传感器在空调及通风设备范畴的运用
变风量结尾设备是变风量空调体系的首要设备之一。风速传感器又是变风量结尾设备的要害部件，因而，风速传感器的类型与功能直接影响体系风量的检测和操控质量。现在，我国及欧美各厂家的变风量结尾设备均选用皮保管式风速传感器，而日本各厂家多不选用皮保管式风速传感器。
风向风速传感器在航空范畴的运用
飞机上的“空速管”是一种典型的皮保管风速传感器，是飞机上极为重要的丈量东西。它的设备方位必定要在飞机外面气流较少遭到飞机影响的区域，一般在机头正前方，垂尾或翼尖前方。当飞机向前飞翔时，气流便冲进空速管，在管子结尾的感应器会感触到气流的冲击力气，即动压。飞机飞得越快，动压就越大。假如将空气停止时的压力即静压和动压比较就能够知道冲进来的空气有多快，也便是飞机飞得有多快。比较两种压力的东西是一个用上下两片很薄的金属片制成的外表带波纹的空心圆形盒子，称为膜盒。这盒子是密封的，但有一根管子与空速管相连。假如飞机速度快，动压便增大，膜盒内压力添加，膜盒会鼓起来。用一个由小杠杆和齿轮等组成的设备能够将膜盒的变形丈量出来并用指针显现，这便是最简略的飞机空速表。
空速管丈量出来的静压还能够用来作为高度表的核算参数。假如膜盒彻底密封，里边的压力一直坚持相当于地上空气的压力。这样当飞机飞到空中，高度添加，空速管测得的静压下降，膜盒便会鼓起来，丈量膜盒的变形即可测得飞机高度。这种高度表称为气压式高度表。
空速管丈量出来的速度并非是飞机真实相关于地上的速度，而仅仅相关于大气的速度，所以称为空速。假如有风，飞机相对地上的速度（称地速）还应加上风速（顺风飞翔）或减去风速（逆风飞翔）。
跟着现代科学技能的展开，比如激光等一些新式的风速传感器也开端在风速检测中运用。信任不久的将来，各种新式的风向风速传感器会越来越多地运用在建筑机械、铁路、港口、码头、电厂、气候、索道、环境、温室、饲养等各个范畴。
