风向风速仪的工作原理

　　一．概述
　　
　　本仪器为便携式设计的三杯式风向风速仪，仪器测量部分采用了单片技术，可以同时测量瞬时风速，平均风速，瞬时风级，平均风级和对应浪高等5个参数。该仪器所采用的液晶显示屏为专业定制，国内，其中测量参数和测量单位直接用汉字显示在液晶屏上，而测量数据显示的数字高达18mm,便于教学演示时较远距离观察。
　　
　　本仪器采用低功耗设计并采用液晶（LCD）显示，大大减少了仪器的功耗。而且带有数据锁存功能，便于读数，在风向部分采用了自动定北装置，测量时无需人工对北，简化测量操作。仪器具有体积小，重量轻，功能全，耗电省，字符大，显示直观，方便携带等的优点，可广泛用于农林，环境，海洋，科学考察等领域测量大气的风参数。
　　
　　二．主要技术指标：
　　
　　1.风速指标
　　
　　1）风速测量范围：0～30米/秒，
　　
　　2）风速测量精度：误差不大于±（0.3+0.03×V）米/秒（V—实际风速）
　　
　　3）风速传感器启动风速：不大于0.8米/秒
　　
　　4）可显示的风速参数：
　　
　　瞬时风速、平均风速、瞬时风级、平均风级、对应浪高
　　
　　5）显示分辨率：0.1米/秒（风速）
　　
　　1级（风级）
　　
　　0.1米（浪高）
　　
　　6）功能及单位直接用显示汉字
　　
　　显示数字高度：18mm
　　
　　2.风向指标
　　
　　1）风向测量范围：0～360°16个方位
　　
　　2）风向测量精度：误差不大于±1/2方位
　　
　　3）风向传感器启动风速：不大于1.0米/秒
　　
　　4）风向定北：自动
　　
　　3.环境要求
　　
　　1）工作环境温度：0～45°C
　　
　　2）工作环境湿度：≤90%RH（无凝结）
　　
　　4.供电电源：
　　
　　1）电源电压：4.5V5#干电池3节
　　
　　2）平均耗电流量:≤5mA（电源为4.5V）
　　
　　5.尺寸用重量:
　　
　　1）外形尺寸:400×100×100mm
　　
　　2）重量:0.5Kg
　　
　　三.工作原理：
　　
　　1.风向部分
　　
　　风向部分由保护风向度盘的回弹顶杆所支撑。整体结构由风向标，风向轴及风向度盘等组成，装在风向度盘上的磁棒与风向度盘组成磁罗盘用来确定风向方位。当下拉锁定旋钮并向右旋转定位时，回弹顶杆将风向度盘放下，使锥形宝石轴承与轴尖相接触，此时风向度盘将自动定北。风向示值由风向指针在风向度盘上的稳定位置来确定。当左旋转锁定旋钮并使其向上回弹复位时，回弹顶杆将风向度盘顶起并定位在仪器上部，并使锥形宝石轴承与轴尖相分离，以保护风向度盘及轴承与轴尖不受损坏。（注：当仪器使用完毕后必须及时回复此状态）
　　
　　2.风速部分
　　
　　风速的传感器采用的是传统的二杯旋转架结构。它将风速变成旋转架的转速。为了减小启动风速，采用特殊材料的轻质风杯和宝石轴承支撑。通过固定在旋转架上的装置经传感器检测后将信号传送到主机内进行测算。
　　
　　仪器内的单片机对风传感器的输出信号进行采样，校正，计算，zui后由仪器输出瞬时风速/一分钟平均风速/瞬时风级/一分钟平均风级/平均风级对应的浪高5个参数。测得的参数在仪器的液晶显示器上采用数字直接显示出来。
　　
　　为了减少仪器的功耗，仪器中的传感器和单片机都采取了一系列降低功耗的专门措施。为了保证数据的可靠，当电源电压太低时，显示器下部电池标记显示缺电，提示用户电源电压太低数据已不可靠，需要及时更换电池。