當(dāng)我們在氣象APP上查看實(shí)時(shí)風(fēng)速，或在高鐵調(diào)度中心監(jiān)控沿線風(fēng)況時(shí)，背后都離不開超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器的“智慧運(yùn)算”。這款設(shè)備如何通過聲波實(shí)現(xiàn)風(fēng)速風(fēng)向的精準(zhǔn)測量?其核心技術(shù)路徑可概括為“信號發(fā)射-時(shí)差計(jì)算-數(shù)據(jù)校正-輸出應(yīng)用”四大環(huán)節(jié)，每一步都蘊(yùn)含著精密的科技設(shè)計(jì)。

超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器的核心原理，是利用“風(fēng)場對聲波傳播速度的影響”。設(shè)備內(nèi)部通常裝有4組超聲波探頭，分別朝向東、南、西、北四個(gè)方向，每組探頭既能發(fā)射超聲波，也能接收對面探頭的信號。當(dāng)無風(fēng)時(shí)，聲波在兩兩相對的探頭間傳播時(shí)間相等;當(dāng)有風(fēng)吹過時(shí)，順風(fēng)向聲波傳播速度加快、時(shí)間縮短，逆風(fēng)向聲波傳播速度減慢、時(shí)間延長——通過計(jì)算這種“時(shí)間差”，再結(jié)合三角函數(shù)運(yùn)算，就能精準(zhǔn)得出當(dāng)前風(fēng)速與風(fēng)向。

為應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境干擾，超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器還集成了多項(xiàng)抗干擾技術(shù)。例如，針對溫度變化對聲速的影響，設(shè)備內(nèi)置溫度補(bǔ)償算法，可實(shí)時(shí)根據(jù)環(huán)境溫度校正聲速參數(shù)，確保-40℃-60℃范圍內(nèi)測量精度不受溫度波動(dòng)影響;針對電磁干擾問題，傳感器外殼采用鋁合金屏蔽材質(zhì)，內(nèi)部電路設(shè)計(jì)了三級電磁防護(hù)，即使在高鐵接觸網(wǎng)、變電站等強(qiáng)電磁環(huán)境中，數(shù)據(jù)傳輸仍能保持穩(wěn)定。

在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，現(xiàn)代超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器還支持多協(xié)議數(shù)據(jù)輸出，可通過4G、以太網(wǎng)、北斗短報(bào)文等方式，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控平臺。以輝陽智聯(lián)的產(chǎn)品為例，其搭載的“雙校準(zhǔn)算法”，能通過內(nèi)部基準(zhǔn)信號與外部標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞數(shù)據(jù)雙重校準(zhǔn)，確保每臺設(shè)備出廠后，長期使用中測量誤差始終控制在±2%以內(nèi)，真正實(shí)現(xiàn)“即裝即用、長期精準(zhǔn)”。