硅压阻固态测风仪的设计与研究

　　1引言

　　目前气象部门所使用的机械旋转式测风传感器，主要是风杯和风向标，都存在转动惯性，因此不可能得到风矢量的瞬时变化值，这给阵风的测量和研究造成了困难。在用旋转式传感器测量时，风矢量是作为两个量分别处理的，在时间和空间上都不同步，再加上风的湍流特征，其测量结果与实际的风矢量之间有较大的误差。尤其是在风向和风速传感器的起动风速不同时，可能造成完全错误的测量结果。旋转式风向风速传感器的这些特性，给进一步研究风对火箭、导弹发射，火炮射击，飞机飞行影响等军事应用造成了困难。另外，由于旋转式测风传感器的结构特点，其在一些应用环境较恶劣的场合使用和维护都不方便。因此，有必要研究结构坚固，动态特性好，测量误差小的新型测风传感器。正交压力测风技术是世界气象组织(WMO)推荐的测风换代新技术，所采用的传感器没有旋转部件，能够在各种恶劣的环境下可靠地工作。它的核心部件是采用当今世界上较先进的固态硅压阻压力传感器。用硅压阻微压测风传感器替代目前普遍使用的机械旋转式风向风速传感器，其时间常数小，具有良好的动态特性。可以提供风矢量和阵风参数，以满足各种军事应用的需要。完全消除旋转式测风

　　仪器在进行动态测量时的风速过高效应和风向风速时间和空间不同步的问题。

　　2地面气象观测中测风仪器的现状

　　2.1测风仪器的分类

　　地面气象观测的内容很多，其中风的观测是较为重要的一项。风是一个矢量，有方向和大小两个要素。因而对其进行测量时也有两种测量方案:一种是分别测量其方向和大小的称为风速模量型;另外一种称为风速分量型，即通过分别测量风场中多个(通常是相互垂直的两个)不同方向上的风速大小，进而采用矢量合成的方法给出风的实际大小和方向。

　　实际使用中，风速测量传感器主要有:风杯回转架、飞机螺旋桨式、风压板式、静压管式、叶轮式、散热式、超声波、涡街、双向风标、三轴风速表、压力管风速表等。按其基本原理归纳为以下几种基本类型:旋转式风速计、散热式风速计、声学风速计和皮托管。

　　2.2旋转式风速存在的误差仪测量中

　　旋转式风速仪在风向和风速测量中存在的主要误差通常由感应和转换两部分组成。

　　风向测量中感应部分的误差有起动误差、动态偏角误差和惯性误差。转换部分的误差主要是零位误差，其包括两个方面，一是仪器本身的零位调整不准确，另一种是在使用安装时仪器定向不准。

　　风速的测量误差也由两部分组成，相对于风向的测量其转换部分的误差较小，主要有以下几种:起动误差、惯性误差和转换部分的误差。但相对于风向来说，风速的转换部分造成的误差要小得多。