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垂直風測量:三維風速風向儀

發布時間:2025-02-27 16:49:03 文章來源:光合有效輻射傳感器 作者:雷達液位計

我們通常對水平方向的風向差異更熟悉,像大陸西岸 40° - 60° 的地方,一年到頭都吹著盛行西風;而在同緯度的亞歐大陸東岸,夏天刮東南風,冬天刮西北風。但是,對于同一個地點,垂直方向上不同海拔高度的風向有啥差異和變化,討論得就比較少。

風是怎么形成的呢?簡單來說,水平方向上氣壓不一樣,就產生了風。要是一個地方氣壓比周圍高,空氣就會從氣壓高的地方往氣壓低的地方流動,這就是風。

風一旦開始吹,就會受到其他力的影響。在高空,因為摩擦力很小,幾乎可以忽略不計,大氣主要受水平氣壓梯度力和地轉偏向力的作用,最后風向會和等壓線平行。而在近地面,大氣除了受這兩個力,還受到摩擦力的影響,最終風向和等壓線會有個夾角。

所以,在比較大的垂直空間范圍內,在同一個氣壓場的情況下,由于近地面和高空摩擦力不同,從近地面往高空,同一個地方不同海拔的風向就會發生變化。

那么垂直方向的風速風向如何測量呢?首推三維風速風向儀。

這類設備運用超聲波測量技術,既能測水平方向的風向,也能測垂直方向的風向,還能同時測出 X/Y/Z 軸的風速,也就是輸出 U、V、W 矢量數據。它的結構設計很獨特,能大幅降低風阻對測量的影響,提高測量的精準度。設備整體采用全金屬材質打造,內部沒有任何會移動的部件,結實又耐用,不管什么環境,都能全天不間斷工作,為各個領域的氣象監測提供靠譜的數據。

它的工作原理不難理解。設備里有三對超聲波換能器,它們之間的距離是固定好的。通過控制換能器的收發電路,讓多對換能器按順序發射和接收超聲波。因為超聲波在順風和逆風時的飛行時間不一樣,測量出這個時間差,再根據風速和飛行時間的關系,就能算出三個方向上的風速分量,把這些分量合起來,就能得到總的風速數值。另外,根據水平面上的風速分量可以算出水平風向,依據垂直方向的風速分量就能知道垂直風向。

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三維風2.jpg


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