超声波风速风向仪介绍

一、测量原理与信号解算逻辑

该设备（如TPJ-30-G系列）是基于超声波时差法工作的全固态气象传感器。其核心机制在于：利用多组收发一体式超声探头，在正交方向上循环发射与接收声波脉冲。通过高精度计时电路捕捉超声波顺风与逆风传播的时间差（Δt），结合声波在静止空气中的已知速度及探头几何间距，利用矢量合成算法实时解算瞬时风速标量及360°全向风向。此过程从物理层面消除了传统风杯与风向标的机械惯性，实现从“平均估算"到“瞬时捕捉"的跃迁。

二、零阈值启动与微气象分辨

区别于机械式设备存在的启动摩擦力阈值，该仪器具备理论上的零风速启动能力。这使得其能够精准分辨设施农业、林下环境或边界层内的微弱气流（如自然通风、渗漏气流），而这些亚阈值气流往往是控制湿度扩散与病虫害气传的关键因子。同时，无机械轴承与转动部件的设计，从根本上杜绝了摩擦磨损导致的长期漂移误差，确保了多年度连续观测数据的基线与可比性。

三、抗冰冻干扰与环境补偿

针对高湿、冻雨或低温研测场景，设备逻辑上摒弃了易被冰凌冻结或变形的物理感应结构。部分配置可选配低功率加热模块，用于探头表面的主动除霜，保障天气下的数据连续性（传统机械风杯在此类场景下常因结冰卡死导致数据链断裂）。此外，系统内置温度感知通道，利用双通道声速差分计算自动扣除空气温度对声速的影响，无需外部温度输入即可实现风场参数的实时动态补偿。

四、边缘计算与高时频数据流

仪器支持毫秒至秒级的可调采样频率，能够响应阵风、湍流脉动及风切变等高频气象事件，而非仅输出平滑后的均值。主控单元集成边缘计算功能，可按照研设要求进行滑动窗口统计（如2分钟平均、10分钟极大风速），并通过RS485、4G/5G或LoRa等协议实时透传原始数据或统计报文。支持本地大容量缓存，以应对野外网络抖动或中心站临时离线的情况，保证时间序列数据的完整性。

五、典型科研与监测场景

农业微气候与气体交换研究：用于冠层上方风速廓线测量，计算空气动力学粗糙度和摩擦速度，进而推算作物蒸腾蒸发量（ET）及CO₂/H₂O通量。

施药漂移与扩散模型校验：在农药精准喷施试验中，高频记录喷杆高度的风场矢量，为雾滴飘移模型（如AGDISP、FSCBG）提供高精度的边界条件输入。

生态气象长期定位观测：作为通量塔（Flux Tower）或小型气象站的标配传感器，提供无维护、长周期稳定的风场基础数据集，服务于能量平衡与物质循环研究。

六、核心功能

1、无线通讯功能：风速风向仪自动上传测量数据，设备通过5G/4G网络方式与服务器通讯，实时发送至服务器，上网页查看检测数据，无论身在何处只要能上网，均可查看下载数据；

2、风速风向仪含手机APP，支持安卓及苹果系统，无论身在何处只要能上网，均可查看实时数据。

3．风速风向仪低功耗设计，增加系统监控和保护措施，避免系统死机。

4．中文液晶显示，可显示当前日期时间，各传感器测量数据，存储容量，已存储数据条数，等信息。

5、风速风向仪主机数据存储容量大：设备内部Flash可存储近期3万条数据，标配4G内存卡可长期存储，亦可与Flash中数据同时存储。

6、内置锂电池供电：7.4V2.8Ah锂电池，具有充电保护、电压过低提示功能。外接电源为8.4V（1000mA以上）直流电源。

7、采集设置：在无人看守的情况下使用，可设置定时采集，也可手动采集。

8、语音设置：可根据需要设置语音播报功能开/关/超限开。

9、语音报警功能：主机语音设置为超限开后，即可语音播报二氧化碳超限信息。

10、主机可通过集线器接入不同类型的传感器，互不影响精度。

11、自带GPS定位功能，数据采集时可自动显示采集点地理坐标。

12、可扩展传感器类型及数量32个（扩展线为IP67，一体结构）。

管理云平台功能：

1、自带仪器云管理平台包含C/S架构，可将所有便携式设备及在线设备数据进行汇总分析，数据备份不丢失，查看操作方式包括网页端及手机端（安卓/苹果系统均可用）。

2、显示每种传感器采集到的数据、检测时间、采集地点GPS坐标信息。

3、数据可通过5G/4G网络方式或者USB数据线导入方式上传至管理云平台。平台内数据可下载，分析，打印；

4、平台支持设备数据存储，提供足够容量可长期保存。

5、平台为设备数据提供曲线与表格等报表形式，且数据可导出与导入。

6、平台可以结合数据进行报表制作，报表打印，报表导出功能。

7、软件可在线升级。

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