2。3 风速风向传感器测量原理

风速风向测量根据工作原理不同可以分为机械式、压力式、热线式、超声 波式和激光式。

2。3。1 机械式原理 机械式风速测量装置主要有风杯风速计和螺旋桨风速计,都由旋转器和信号

发生器构成。风杯的传统结构为三杯旋转架结构,它将风速转换成旋转架的转速， 两者是线性关系[12]。采用塑料制的轻质风杯,锥形轴承支撑可以减小启动风速以 提高仪器的灵敏性。在旋转架的轴上有一个固定的齿状叶片,当旋转架在随风旋 转时,轴承带动叶片旋转,齿状叶片在光电开关的光路中不断的切割光束,从而将 风速转换成电信号，这样就可以根据两者间的线性关系测出风速。风向测量则使 用风向标,风向标由箭头尾翼、动杆、主杆、底座四部分组成。角度的变换可以通 过光电码盘进行记录,风向标随风旋转时,通过主轴带动码盘旋转,每转动一定的 角度,码盘就会产生一组光电码,这和风向是一一对应的，查表即可得到相应的风

向角。机械式测风装置的特点是原理简单,使用方便,但由于存在机械磨损,需要进 行定期维护。其测量精度一般,需要一定的启动风速,适用于对风速测量要求不高 的场合。

2。3。2热线式原理 热线风速仪是将流速信号转变为电信号的一种测速仪器,其原理是将一根通

电加热的细金属丝放置于流场中,金属丝的温度须要高于流体的温度,称之为“热 线”。金属丝的热量会被沿垂直方向流经它的流体吸收,从而降低金属丝的温度。 根据强迫对流热交换理论,流休的速度 v 和散热量 Q 存在一定关系,就可以导出相 应风速。热线风速仪主要有恒流式和恒温式两种。恒流式：通过热线的电流保持 不变，温度变化时，改变了热线的电阻，导致两端电压变化，由此测量流速；恒 温式：热线的温度保持恒定，根据所施加的电流也可度量流速。恒温式比恒流式 更易控制，应用更广泛。热线风速仪的特点是体积小,适用范围广,响应频率高,测 量低风速精度高。其缺点是探头对流场有一定干扰,热线容易断裂。文献综述

2。4 光照度传感器测量原理

光照度是投影到单位面积上的光通量，即单位面积上接收的光通量，它是最 基本的光学参量之一。光照度是不能够被直接测量的，但可以将光学量转换成电 学量进行间接测量[12]。根据热电效应，光电传感器在光照情况下，PN 结产生光

电流