測(cè)風(fēng)儀器的類(lèi)型豐富多樣，常見(jiàn)的有機(jī)械式測(cè)風(fēng)儀、超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀以及激光雷達(dá)。

機(jī)械式測(cè)風(fēng)儀由風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器構(gòu)成。其中，風(fēng)速傳感器采用三杯旋轉(zhuǎn)架結(jié)構(gòu)，為了降低啟動(dòng)風(fēng)速，風(fēng)杯采用輕質(zhì)塑制材料，并以錐形軸承支撐。當(dāng)風(fēng)吹動(dòng)旋轉(zhuǎn)架時(shí)，軸上固定的齒狀葉片會(huì)在光電開(kāi)關(guān)的光路中不斷切割光束，將風(fēng)速線(xiàn)性地變換成光電開(kāi)關(guān)的輸出脈沖頻率，再經(jīng)計(jì)數(shù)器采樣計(jì)數(shù)與換算，便能得出實(shí)際風(fēng)速值。風(fēng)向傳感器則以風(fēng)向標(biāo)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過(guò)風(fēng)向箭頭的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)探測(cè)、感受外界風(fēng)向信息，并傳遞給同軸碼盤(pán)，進(jìn)而輸出對(duì)應(yīng)風(fēng)向的相關(guān)數(shù)值。常見(jiàn)的風(fēng)向傳感器依據(jù)工作原理可分為電磁式、光電式和電阻式三類(lèi)。

超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀基于超聲波時(shí)差法原理工作。儀器內(nèi)部設(shè)有多組超聲波發(fā)射器和接收器，在相對(duì)的位置兩兩成對(duì)。工作時(shí)，超聲波在空氣中傳播，順風(fēng)時(shí)傳播速度加快，逆風(fēng)時(shí)傳播速度減慢。通過(guò)測(cè)量超聲波在兩個(gè)相對(duì)方向傳播的時(shí)間差，結(jié)合固定的發(fā)射接收距離，利用公式即可計(jì)算出風(fēng)速。而風(fēng)向的測(cè)定，則是通過(guò)多個(gè)方向的超聲波傳播時(shí)間差綜合計(jì)算得出。由于其沒(méi)有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，不存在磨損問(wèn)題，具備響應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、免維護(hù)等特點(diǎn)，能在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。

激光雷達(dá)運(yùn)用多普勒頻移原理推導(dǎo)風(fēng)速和風(fēng)向。它先將激光信號(hào)或聲波信號(hào)按照固定的波長(zhǎng)和頻率發(fā)射到空中，當(dāng)激光信號(hào)接觸到隨風(fēng)運(yùn)動(dòng)的氣溶膠，或聲波信號(hào)遇到不均一溫度場(chǎng)后，信號(hào)會(huì)發(fā)生散射并返回被設(shè)備接收，返回信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間產(chǎn)生的頻率差就是多普勒頻移。由于信號(hào)往返的頻率差與氣流速度存在特定的函數(shù)關(guān)系，由此可以推導(dǎo)出氣流沿激光或聲波束的徑向移動(dòng)速度。在實(shí)際測(cè)風(fēng)過(guò)程中，激光雷達(dá)會(huì)同時(shí)發(fā)射多束信號(hào)源，先將每個(gè)徑向速度水平和垂直分解成分量，最后把所有水平分量合成帶有風(fēng)向的水平風(fēng)速矢量，所有垂直分量合成垂直風(fēng)速矢量，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)速風(fēng)向的精準(zhǔn)測(cè)量。

推薦閱讀：全自動(dòng)手持式氣象站廠(chǎng)家推薦