小型超聲波氣象站是一種基于超聲波測風(fēng)技術(shù)，集成了多種微型傳感器的便攜式或固定式自動(dòng)氣象觀測系統(tǒng)。它能夠?qū)崟r(shí)、連續(xù)地監(jiān)測多種氣象要素，具有體積小、功耗低、無機(jī)械磨損、響應(yīng)快、精度高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)、城市環(huán)境監(jiān)測、交通氣象、校園科普、風(fēng)電監(jiān)測及野外科研等領(lǐng)域。
一、核心原理
與傳統(tǒng)機(jī)械式風(fēng)速風(fēng)向儀不同，小型超聲波氣象站利用超聲波時(shí)差法測量風(fēng)速和風(fēng)向：
通過兩個(gè)或多個(gè)超聲波探頭之間發(fā)射和接收聲波。
在無風(fēng)狀態(tài)下，聲波往返時(shí)間相同；當(dāng)有風(fēng)時(shí)，順風(fēng)方向聲波傳播加快，逆風(fēng)方向減慢。
根據(jù)聲波傳播的時(shí)間差，計(jì)算出三維風(fēng)速和風(fēng)向。
無需轉(zhuǎn)動(dòng)部件，實(shí)現(xiàn)無機(jī)械磨損、免維護(hù)運(yùn)行。
二、主要監(jiān)測參數(shù)
風(fēng)速（m/s）——超聲波傳感器測量
風(fēng)向（°）——超聲波傳感器測量
空氣溫度（℃）
相對濕度（%RH）
大氣壓力（hPa）
降水量（mm）——可選配翻斗式或光學(xué)雨量計(jì)
太陽輻射（W/m2）——可選配光照或總輻射傳感器
PM2.5/PM10（可選）——用于空氣質(zhì)量監(jiān)測
注：部分型號(hào)還可集成噪聲、CO?、能見度等傳感器，實(shí)現(xiàn)多功能環(huán)境監(jiān)測。
三、系統(tǒng)組成
超聲波風(fēng)速風(fēng)向傳感器：核心部件，通常為3探頭或4探頭陣列設(shè)計(jì)。
溫濕度、氣壓傳感器：集成于防護(hù)罩內(nèi)，帶防輻射屏蔽。
數(shù)據(jù)采集器（MCU）：采集各傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行校準(zhǔn)與處理。
供電系統(tǒng)：
太陽能+鋰電池（適用于野外）
USB供電或市電（適用于室內(nèi)/城市部署）
外殼與安裝支架：
防水防塵設(shè)計(jì)（IP65以上）
抗紫外線、耐腐蝕材質(zhì)，適合戶外長期運(yùn)行
四、主要特點(diǎn)與優(yōu)勢
特點(diǎn)說明
無機(jī)械結(jié)構(gòu)無軸承、無活動(dòng)部件，抗風(fēng)沙、冰凍，壽命長，免維護(hù)
響應(yīng)速度快可捕捉瞬時(shí)風(fēng)變化，適用于湍流監(jiān)測
啟動(dòng)風(fēng)速低可測量0.1m/s以下微風(fēng)，靈敏度高
一體化設(shè)計(jì)體積小巧，重量輕，安裝便捷（可壁掛、立桿或屋頂安裝）
低功耗適合太陽能供電，支持遠(yuǎn)程休眠喚醒模式
數(shù)字化輸出支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（Modbus、MQTT等），易于系統(tǒng)集成
五、應(yīng)用場景
智慧農(nóng)業(yè)：溫室、果園、農(nóng)田微氣候監(jiān)測，指導(dǎo)灌溉與病蟲害防治。
城市環(huán)境監(jiān)測：布設(shè)于道路、公園、建筑群，監(jiān)測熱島效應(yīng)與空氣質(zhì)量。
交通氣象：高速公路、橋梁、隧道入口，提供大風(fēng)、團(tuán)霧預(yù)警。
新能源：風(fēng)電場前期風(fēng)資源評估與小型光伏電站環(huán)境監(jiān)測。
校園與科普教育：中小學(xué)、高校氣象實(shí)踐教學(xué)設(shè)備。
野外科研：生態(tài)站、地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)、無人區(qū)短期氣象觀測。
六、該氣象站發(fā)展趨勢
隨著傳感器微型化、邊緣計(jì)算和AI算法的發(fā)展，該氣象站正朝著以下方向演進(jìn)：
多參數(shù)融合：集成空氣質(zhì)量、噪聲、視頻等感知單元。
智能邊緣計(jì)算：在本地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)濾波、異常識(shí)別與初步預(yù)警。
