风向风速传感器的原理

1概述

在航空气象服务中，风向、风速是飞机起降过程中不可缺少的一个重要气象要素，数据的准确与否，直接影响飞行安全。昆明机场使用AWOS2000自动气象观测系统对包含风向、风速在内的12个气象要素进行自动观测，为飞行和空管保障提供了常规和光学类的本场气象数据。本系统中，在跑道南北各有一套风向、风速传感器对两端的风数据进行实时采集，保障风传感器的正常有效运行，是自动气象观测系统维护工作的重要内容之一。

2风传感器的原理和结构

风向、风速传感器为机械转动式传感器，感应距地面11m处的空气流动，对空气流动速度及方向进行检测及光电转换，并进行数字量化、时间平均、存储等处理，再通过系统的通信设备及路由传输至室内气象观测工作站。室内数据处理工作站（DPU）计算并作出一个2分钟平均风速风向报告，依据传感器5秒的风数据，产生阵风和不定风向的报告，并对应于跑道方向及侧垂方向进行矢量风的分解。风传感器的维护、维修、检测，必须依据其原理和结构进行。211风速传感器（WAA-15）WAA—15是一种高响应、低门限、三风杯的光电型风速计，转换器由装接于风速计转轴上的齿盘组成，齿盘安置于光电耦合器的发光管与光电三极管之间并能随轴转动，光电耦合器装于印制电路板上。转盘有多个齿度，当齿盘随轴转动时，发光管LED发射的光束被齿盘上的齿度切割，光电三极管即产生脉冲输出。每个齿遮住光束时表现为低电平（即0态），轴转动一圈，多次切割光束而输出一高一低的脉冲信号。因此VASALA（WAA-15）和国内仿制的风速传感器，均输出频率与风速成正比的信号。传感器使用DC12V电源，风速信号为时间轴上的12V脉冲频率信号。

图1风速传感器结构原理图风速与脉冲频率的转换公式为：V（m/s）=011f（Hz）即每10个脉冲为1m/s的风速量。风速传感器主要指标为：电源为DC12V，启动风速《015m/s，使用环境-40度～+50度（0～100%RH）212风向传感器（WAV-15）风向传感器也是光电型传感器，由单风标、格雷码盘、光电组件组成，红外LED和光电三极管分别安装于6位格雷码盘上下两侧的6个窝型孔内。当风标随风向变化而转动时，通过其轴带动轴下端固定着的格雷码盘，在光电组件的狭缝中转动，产生的光电信号经放大整形后，输出对应当时风向的幅度为12V的六位格雷码（每位格雷码只有电平高低的区别，习惯上高电平为1，低电平为0），转动时风向信号以516度的分辨率为步进变化。测量范围为0～360°，64个方位，结构如图2