风的测量仪器feng de celiang yiqiinstruments for mea suring wind

测量空气流动的主导方向及其速度的仪器。指示风向用风向标； 测定风速用风速表；同时测定风向风速的称为风向风速表。记录风速的称为自记风速计； 能同时记录风向风速的称为自记风向风速计。

图1 几种常用风向标

风向标 起源很早，公元前一世纪在希腊雅典曾有安装在一个八角形塔上，随风而动能指示风的装置。中国在公元132年由张衡制成了相风铜乌。但近代的风向标是1797年由G.F.帕罗特制作的。后来的风向标结构， 如图1所示： 在机场上还有用风袋指示风向的。风向记录器是在1797年由C.M.兰德里亚尼制成的（见风的观测）。
风速表 分类方法不一，按测量结果可分为测瞬时值和平均值两类。按感应器的构造可分为五类： 即压板式、风车式、压力管式、热力式及杯状风速表。按气流对风速表作用原理可分为三类： 即压力式、旋转式和热力式风速表。各类风速表又可根据结构等差异再分若干类型。

图2 胡克的压板式风速
表示意图

压力式风速表 利用风对物体的压力大小来测定风速。可分为两类：❶压板式风速表。其原理是风对与风向正交的风板表面上的压力和风速成近似正比关系。风压力的向上分力与板的重力平衡时， 板平面与其转轴垂线产生夹角α, α与风速v的关系可表示为v=A,A是与板形、重量、空气密度等有关的系数。这种风速表是在1450年左右由L.B.阿尔贝蒂试制， 经过大约200年之后，由英国R.胡克于1664年左右制成压板式风速表(图2)。使用了近300年以后逐步被淘汰。第一台能连续使用的风速自记仪器是英国F.奥斯勒于1830年制作的。
❷压力管式风速表。其原理是利用风正对迎风管口时增压，向反则抽吸减压所产生的压力差来测定风速。求算风速用伯努利方程：

式中 h是用水柱高度差所代表的压力差，K是与管形和校准方式有关的系数，ρ是空气密度。达因氏风速计和气压式三维风速表等都用此原理工作。最早的压力管式风速表是18世纪左右由P.D.胡也提制作的。
旋转式风速表 利用风的压力作用使风车或风杯转动，根据转速来决定风速大小，是目前应用最广的一类风速表。❶风车型风速表使用最早，大约在17世纪70年代由胡克制作的。风车转速与风速成正比，风速愈大，转速愈高。许多小型或携带式风速表都用这种结构，大风速仪器多用螺旋桨式结构。
❷转杯式风速表由英国T.R.鲁宾逊发明，1850年制成鲁宾逊风速计和风向记录器。但对理论的探讨则是在1874年由F.多兰特完成的，风速和转速的关系可用下述方程表达：v=a+bn+cn²,n是风杯的转动速度，a、b、c为常系数。亦可用近似式表示为v=a+bn，他用多种类型的转杯风速表精确地测量鲁宾逊常数，其范围为2.09～3.08。转杯风速表的测风范围宽，应用也最广。气象台站用的风速表、轻便风速表、电子风速表等几乎都属于转杯式风速表类型。
热力式风速表 利用流动空气使发热体损失热量发生温度变化来测定风速的仪器。可分为两大类：❶冷却率风速表，如冷却率温度表。它的原理是加热体与环境空气产生热交换，从某一温度降到另一温度时所失去的热量是个定值，其温度变化的速度决定于风速。它用温度从+38℃降到+35℃的时间长短(t)决定风速大小。温度高于38℃时，改用高温型表用38～35℃的下降间隔时间（见冷却率温度表）、或用低温型表(用35～38℃的上升间隔时间)。
❷热线风速表，主要用来测量小风速，如测量温室内、作物群体内、塑料大棚内……等地方的微弱风速变化。它的分类法较多，如按加热状况分， 可分为两类：直热式微风仪和旁热式微风仪。按测风元件的性能和形状分， 可分为四类：（普通）热线风速表，热偶风速表，热球式风速表，半导体风速表（见热线风速表）。第一类热线风速表，初期应用较广。现在主要用热偶风速表和热球式风速表。而半导体风速表由于热敏电阻的非线性和精度不佳，至今用得较少。近十多年来已有人开始研制一些新的风速仪器，如超声风速表、石英晶体式风速表等。