三维超声风速仪是一种基于超声波时差法原理，可同步测量空间三个正交方向风速及超声温度的高精度气象与流体力学传感设备，广泛应用于大气边界层研究、风电场测风、环境监测、建筑风荷载评估及湍流通量观测。其无移动部件、响应快、耐候性强，能在–40℃至+70℃环境中长期稳定运行。
三维超声风速仪良好性能源于多个精密功能模块的协同集成。
一、超声换能器阵列
通常采用三对（或四对）高频压电陶瓷换能器，以正交或斜交方式固定于坚固支架上，间距精确校准（常见10–30cm）。每对换能器交替发射/接收超声脉冲，通过顺风与逆风传播时间差计算风速分量，分辨率可达0.01m/s，无启动风速限制，真正实现“零风亦知”。
二、信号处理主板
内置高性能微处理器与FPGA芯片，实时完成纳秒级时间差测量、温度补偿、坐标旋转（水平/垂直风分量转换）及湍流参数（如雷诺应力、感热通量）在线计算。支持多种输出协议（RS-485、SDI-12、CAN、Ethernet），便于集成至数据采集系统。
三、防护结构与材料
支架与探头：采用航空铝或不锈钢材质，表面阳极氧化或钝化处理，抗盐雾、防紫外线；
防雨防虫设计：换能器口部设疏水涂层或微型遮檐，防止雨水积聚干扰声波；
加热除冰模块（可选）：在高寒地区自动启动，避免结冰堵塞声路。
四、内置温湿度与气压传感器
部分型号集成PT1000温度、电容式湿度及MEMS气压传感器，用于修正声速受空气密度影响的误差，并同步输出气象全要素数据，提升通量计算准确性。
五、低功耗与通信接口
工作电流低至30–60mA（12VDC），适配太阳能供电系统；
支持远程固件升级与诊断，减少现场维护频次；
防雷等级达IEC61000-4-5（±4kV），保障雷暴区安全。
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