風，是地球大氣層中最基本也是最活躍的氣象要素之一。自古以來，人類就需要觀測風——從帆船航海、農業生產到天氣預報和航空飛行，風的信息都很重要。

最初，我們依靠機械式風速儀和風向標（即常見的風杯和風向標）來測量風。這些設備簡單直觀，但也存在明顯的局限性：存在機械摩擦和慣性，微風難以啟動，響應風速變化有延遲；極端天氣（如臺風、冰凍）下，機械部件容易損壞或凍結卡死；軸承等活動部件會磨損，需要定期維護和校準。

隨著現代科技的發展，市面上出現了一種完全摒棄機械結構，利用聲波原理進行測量，完美克服傳統設備缺點的測風儀器——超聲波風速風向儀。

原理是測量超聲波脈沖在兩個傳感器之間順風傳播和逆風傳播的時間差。

打個比方，兩個人在一條河里劃船。順流而下時，船速（船速+水速）會變快，用時更短。逆流而上時，船速（船速-水速）會變慢，用時更長。

這里的“水流”就是風，“船”就是超聲波信號，“船速”是聲波在靜止空氣中的速度。

儀器有2到4個超聲波換能器（既能發射也能接收超聲波的探頭），成對布置。一個典型的三探頭設計即可精確測量水平面的風速和風向。

一對換能器（例如A和B）之間，儀器會先后發射兩次超聲波脈沖：

第一次從A發向B（順風或逆風）。

第二次從B發向A（方向相反）。

測量兩次脈沖的“飛行時間”。

由于風的存在，兩個方向的時間會不同。這個時間差（ΔT）與沿著這條路徑的風速分量成正比。

通過測量多對換能器（例如在X軸和Y軸方向各有一對）路徑上的時間差，就可以計算出二維的水平風速矢量，即風速大小和風向。

更先進的三維模型還可以測量垂直方向的風速，用于科研等特定領域。

超聲波風速風向儀可搭配自動氣象站，用于橋梁、隧道、高大建筑（如起重機）、化工廠的安全風速監控，或者風力發電場風資源評估、風機性能監控與優化。