在如今的大環(huán)境下，資源短缺、環(huán)境惡化已經(jīng)成為全國各地非常突出的一個問題，如何合理開發(fā)和利用可再生能源已經(jīng)成為了人們廣泛關注的熱點。風能作為一種無污染的可再生能源有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΓL力行業(yè)成為新能源領域中，具有成熟和發(fā)展前景的行業(yè)，同時風速風向傳感器以及超聲波風速風向傳感器也得到了廣泛的應用。

一、風速風向傳感器的應用

風速風向傳感器廣泛應用于風力發(fā)電；風的動能轉(zhuǎn)變成機械動能，再把機械能轉(zhuǎn)化為電力動能，這就是風力發(fā)電。風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。

雖然風力發(fā)電過程極為環(huán)保，但是風力發(fā)電穩(wěn)定性不足卻使得風能發(fā)電比其他能源發(fā)電的成本高，所以要想很好的控制風機發(fā)電，使之跟隨風的變化而獲取極限發(fā)電功率從而降低成本就必須準確及時地測出風向和風速,以便對風機進行相應地控制；此外,風電場的選址也要求對風速風向有一個提前的預知以提供合理的分析依據(jù)。因此，使用風速風向傳感器準確測量風參數(shù)，在風力發(fā)電中是至關重要的。

二、風速風向傳感器的原理

1、機械式風速風向傳感器

機械式風速風向傳感器由于存在機械轉(zhuǎn)軸，因此分為風速傳感器和風向傳感器兩款設備：

風速傳感器

機械式結(jié)構(gòu)的風速傳感器是一種采用可以連續(xù)測量風速和風量（風量=風速×橫截面積）大小的傳感器。比較常見的風速傳感器是風杯式風速傳感器，該傳感器相傳是由英國魯濱孫發(fā)明的。測量部分是由三個或四個半球形的風杯組成，風杯順著一個方向，按均等角度安裝在垂直地面的旋轉(zhuǎn)支架上。

風向傳感器

風向傳感器以風向箭頭的轉(zhuǎn)動探測、感受外界的風向信息，并將其傳遞給同軸碼盤，同時輸出對應風向相關數(shù)值的一種物理裝置；它主體采用風向標的機械結(jié)構(gòu)，當風吹向風向標的尾部的尾翼的時候，風向標的箭頭就會指風吹過來的方向。為了保持對于方向的敏感性，同時還采用不同的內(nèi)部機構(gòu)來給風速傳感器辨別方向。

2、超聲波風速風向傳感器

超聲波的工作原理是利用超聲波時差法來實現(xiàn)風速風向的測量。由于聲音在空氣中的傳播速度，會和風向上的氣流速度疊加。假如超聲波的傳播方向與風向相同，那么它的速度會加快；反之，若超聲波的傳播方向若與風向相反，那么它的速度會變慢。所以，在固定的檢測條件下，超聲波在空氣中傳播的速度可以和風速函數(shù)對應。 通過計算即可得到精確的風速和風向。由于聲波在空氣中傳播時，它的速度受溫度的影響很大；風速傳感器檢測兩個通道上的兩個相反方向，因此溫度對聲波速度產(chǎn)生的影響可以忽略不計。

風速風向傳感器作為風電開發(fā)*的重要組成部分,直接影響著風機的可靠性和發(fā)電效率，同時也直接關系到風電行業(yè)的利潤、贏利能力、滿意度。目前，風電廠大多位于野外自然環(huán)境惡劣的地方，氣溫低、沙塵大的環(huán)境，對系統(tǒng)的工作溫度及抗折性要求很苛刻。現(xiàn)有的機械式產(chǎn)品在這方面稍有欠缺。為此，超聲波風速風向傳感器在風電行業(yè)或有廣闊的應用前景。