February 2, 2026
简介
风传感器（测风仪）在航海导航到工业安全系统以及天气监测等众多行业应用中都至关重要，许多应用系统都习惯地使用机械式测风仪，但超声波技术正越来越受到青睐。然而，超声波并非单一技术，在超声波测风技术内部也存在着关键差异，本文将详细剖析：
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机械式测风仪；
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超声波风传感器（时差式）；
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声共振式（Acu-Res®）超声波风传感器。
什么是机械式风传感器/测风仪？
从本质上讲，机械式或螺旋桨式测风仪依靠运动部件来工作：旋转的杯状物或螺旋桨用于测量风速，而一小叶片则用于确定风向。虽然机械式风传感器在有利的条件下，能够以较高的频率输出数据，但它们对快速变化的风的物理响应受到了惯性的限制，从而导致延迟增加。尽管机械式测风仪长期以来一直是标准的解决方案，但它们对运动部件的依赖会导致其随着时间的推移而磨损，需要定期重新校准、维护或最终更换。
- 轴承与机械磨损：长期处于强风、恶劣天气和振动的环境中，可能会导致轴承疲劳、腐蚀或损坏，从而造成精度下降或完全失效。
- 电气线路或电气故障：由于旋转部件产生电信号，因此它们需要依靠电线和连接器来传输信号。松动或腐蚀的连接可能会导致信号间歇性中断或完全丢失，以及读数不准确的情况，且机械式测风仪还更容易受到雷击和电缆周边电涌的损害。
- 碰撞损坏：碰撞或意外接触可能会导致部件错位、弯曲或断裂，从而影响其自由旋转并提供准确测风的能力。
- 碎屑堆积：机械测风仪中的杯状部件或叶片会积聚灰尘、沙尘、盐分或其他碎屑，这会影响风传感器的旋转，从而导致灵敏度降低、读数不准确或运动部件完全堵塞。
- 积冰形成：在寒冷的气候条件下或在冬季航行时，测风仪旋转部件上的冰层堆积可能会造成阻塞或失衡，从而导致测风结果不准确或无法正常响应。冰层的形成还会增加传感器的重量，从而导致其承受压力过大并受损。
- 腐蚀：风传感器的金属部件（如轴承、轴或连接器）若暴露在盐雾、潮湿以及恶劣的海洋环境中，就会发生腐蚀现象。这种腐蚀会妨碍传感器的正常运转，影响其旋转的平稳性并输出准确的风数据的能力。
机械式风传感器或许仍适用于基础型或维护需求较低的环境，但对于要求较高的应用而言，它们往往表现不佳。
什么是超声波风传感器？
超声波风传感器是固态设备，它们没有机械运动部件，是利用声波来测量风速和风向的。
然而，并非所有的超声波技术都完全相同。
时差式超声波风传感器
传统的超声波风传感器会在空间上相隔一定距离的换能器之间发送声波脉冲。当有风存在时，声波在这些换能器点之间传播所需的时间会发生变化，而这些时间上的差异则被用于计算风速和风向。
- 必须在外露的换能器之间留出几厘米的开放测量路径；
- 可能会受到温度、压力、雨水和湿度等因素的影响；
- 性能会受到声波路径上环境干扰的影响；
- 外露的换能器形状容易受到物理障碍或损坏的影响，在某些安装环境中甚至可能受到鸟类的干扰；
- 在一般气象环境和其它低风险环境中运行良好。
声共振式（Acu-Res®）超声波风传感器
英国FT 技术公司采用了一种独有的声共振式（Acu-Res®）的测量方法，而非时间差法。在该方法中：
- 声波在一个小腔体内产生共振；
- 由风引起的共振波相位变化被用于测量风速和风向，从而形成一种非常强且低噪音的信号，这种信号在复杂条件下更容易测量；
- 这种紧凑的腔体和共振设计使得该风传感器比典型的时差法（ToF）超声波风传感器更能抵抗干扰和环境噪音；
- 更多信息：FT 公司最新的 Acu-Res® 风传感器产品能够测量风速、风向、温度、气压、俯仰角、滚转角和罗盘方位角 -- 所有这些数据都来自于一个紧凑的单元，非常适合动态的海洋和工业平台。
简单来说，时差法（ToF）和声共振式（Acu-Res® ）都属于超声波技术，但 Acu-Res® 具有独特的性能优势。
结论
机械式风传感器：大多数此类风传感器适用于简单、低成本、低精度的应用场景，在这些场景中，定期重新校准和更换组件是可接受的，且维护工作易于进行，环境条件也较为温和。
超声波（时差式）风传感器：适用于一般气象观测和基本固态设备的需求，其性能优于机械式且无需频繁维护或更换，但其仍可能受到恶劣环境条件的影响，在极端安装环境中仍可能受到影响。
声共振式（Acu-Res®）风传感器：适用于离岸和航海环境、工业安全与控制系统，以及动态和移动平台（例如载人和无人船只、海上设施、无人机和空中系统）。
声共振式风传感器在恶劣环境下具有极高的精度、快速的响应速度和出色的耐用性。无需重新校准或定期维护，其紧凑且受防护的传感设计可减少环境损害的影响，从而提高了长期可靠性并减少传感器更换次数。因此，尽管初始投资较高，但 Acu-Res® 风传感器在整个安装周期内的总成本仍更低。
FT公司的 Acu-Res® 风传感器专为超恶劣的运行环境而设计，能够很大程度地减少因外露和磨损而产生的故障情况，从而有助于延长产品使用寿命并减少更换周期。
