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数字风速计的工作原理及风力的计算
2025年03月26日 15:37
来源：青岛芯笙微纳电子科技有限公司
数字风速计是一种用于测量风速的仪器，常见的有热式、叶轮式和超声波式等类型，以下分别介绍其工作原理及风力计算方式：
热式数字风速计
工作原理：基于热传递原理，在风速计中有加热元件和温度传感器。当有气流通过时，气流会带走加热元件的热量，导致其温度变化。通过测量加热元件的温度变化以及维持其温度所需的电功率，来推算出风速。因为风速越大，带走的热量越多，维持温度所需的电功率就越大，风速与电功率之间存在一定的函数关系，经过校准后就可以通过测量电功率来得出风速值。
风力计算：热式风速计一般直接测量出风速，单位通常为米/秒（m/s）、千米/小时（km/h）等。风力等级则需要根据测得的风速值，按照蒲福风力等级表来进行换算。例如，风速在0.3-1.5m/s对应的是1级软风；风速在10.8-13.8m/s对应的是6级强风等。
叶轮式数字风速计
工作原理：主要由叶轮和转轴组成，当风吹动叶轮时，叶轮会绕轴旋转。叶轮的转速与风速成正比关系，通过安装在转轴上的传感器（如光电传感器、磁电传感器等）来检测叶轮的转速，进而计算出风速。传感器会将叶轮的旋转转化为电信号，电信号的频率与叶轮转速相关，经过电路处理和计算后，在数字显示屏上显示出风速值。
风力计算：同样，叶轮式风速计直接测量得到的是风速数值。将其换算为风力等级时，也是依据蒲福风力等级表。比如，风速在5.5-7.9m/s属于4级和风，对应的风力等级下的陆地地面物体征象为能吹起地面灰尘和纸张，树的小枝摇动。
超声波式数字风速计
工作原理：利用超声波在空气中传播的特性来测量风速。通常有两对超声波换能器，一对用于测量顺风方向的超声波传播速度，另一对用于测量逆风方向的超声波传播速度。由于风速会影响超声波在空气中的传播速度，通过测量这两个方向上超声波传播速度的差值，并结合已知的超声波在静止空气中的传播速度，就可以计算出风速。具体来说，根据超声波在顺风和逆风传播时的时间差或频率差来得出风速值。
风力计算：超声波式风速计测量出的风速结果，也是按照蒲福风力等级表来确定对应的风力等级。例如，若测量出的风速为17.2-20.7m/s，对应的是8级大风，此时在陆地上可看到树枝折断，人迎风行走感觉阻力很大
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