超声波风速风向仪产品介绍

一、仪器定义与学科定位

托普云农超声波风速风向仪（典型型号TPJ-30-G系列）属二维平面固态微气象传感器，采用超声波渡越时间差法，通过测量声波顺风与逆风传播的时间差解算水平风速与风向，无机械转动部件。用于替代传统风杯—风向标组合，消除启动阈值的机械盲区与轴承磨损漂移，为农业小气候站、生态监测站、设施环境控制及灾害气象预警提供连续、高分辨率的风矢量数据。

二、硬件系统构成

超声波换能器阵列：两组或四组收发一体式压电陶瓷超声探头，正交或对称分布于传感器顶端，工作频率通常在200 kHz附近，外壳为防腐铝合金或不锈钢，整体达IP65/IP67防护等级，耐盐雾、沙尘及紫外线老化。

信号处理主板：高精度时间数字转换电路（TDC）纳秒级计量声波往返时间，内置NTC或数字温度传感器实时采集环境温度用于声速补偿，微处理器执行矢量解算、数字滤波（滑动平均+中值滤波）及异常脉冲剔除。

支撑结构与安装基座：低风阻流线型中心支柱，底部配水平气泡与方位标记（真北对准线），法兰或抱箍安装，减少自身尾流对探头遮挡干扰。

供电与通信接口：宽电压直流供电（典型5～24 V DC），支持RS-485（Modbus RTU）、模拟电压/电流或脉冲输出；选配4G/5G/LoRa无线模块、内置存储及物联网平台对接。

三、测量原理

在相距L的两只正交布置探头间，超声波顺风传播时间t₁短于逆风传播时间t₂。风速矢量V在声路方向的分量v与渡越时间差Δt＝t₂－t₁呈线性关系，空气静止时声速c由内置温度传感器按c＝c₀＋α·T实时修正（α为温度系数，c₀为标准状态下声速）。对两正交方向分别测得时间差后，通过二维矢量合成求得水平风速大小及0°～360°风向角。零风速时Δt＝0，理论上无启动阈值，可检测极低风速微气流。

四、适用范围与局限

适用：农田/林地/草地自动气象站风速风向连续监测；温室大棚微风通风评估与智能开窗联动控制；飞防作业前风速安全阈值判定、施药飘移风险分析；风蚀研究、污染物扩散模拟边界层参数输入；沿海、高原无人值守站点长期布设。

局限：仅测水平二维风矢量，不含垂直风分量（非三维超声风速仪）；强降雨、浓雾或探头表面积尘/蛛网严重时声波衰减可致瞬时异常，需定期清洁；安装倾斜会引入系统风向误差，须用水平仪严格调平；不可用于存在强烈电磁干扰未做屏蔽且未接地的场合。

五、标准安装与操作要点

选址：按气象观测规范选择周围开阔处，距障碍物距离≥10倍障碍物高度，避免烟囱、排风口下游。

固定调平：将传感器底座牢固固定于测风杆/塔架，用水平气泡调至水平，按方位标记将其中一组探头朝向正北（磁北或真北依后续数据校正需求而定），紧固螺栓。

接线与上电：按说明书连接电源与通信线，注意RS-485 A/B极性及屏蔽层单端接地，通电后检查通信握手及实时示值合理性。

数据校验与记录：观察无风或微风条件下示值稳定性，有条件可用手持式机械风速仪做同期比对；启用自动采集与定时上传。

周期维护：每季度或视环境脏污程度清洁探头表面灰尘、鸟粪、蛛网；检查固定件松动与线缆接头密封；长期停用断开电源并遮盖。

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。

七、典型应用场景

农业气象：嵌入托普云农TP-WMS系列农田小气候站，获取作物冠层上方风场用于蒸散量（ET₀）彭曼公式计算及干热风预警。

设施园艺：联动智能环控系统，依据室外风速风向及室内微风自动调节顶窗/侧窗开度，降低能耗并抑制高湿病害。

植保飞防：作业前实时监测近地面风速，超阈值报警提示暂停喷洒以防飘移药害。

生态与环境：配合梯度气象塔监测边界层风廓线，支撑沙尘输移、污染物羽流扩散模型校验。

浙江托普云农科技股份有限公司专业研发生产供应（销售）超声波风速风向仪，厂家直销，欢迎新老用户了解咨询！