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超声风速仪的工作原理

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超声测风是超声波检测技术在气体介质中的一种应用它是利用超声波在空气中传播速度受空气流动(风)的影响来测量风速的。与常规的风杯或旋翼式风速仪相比这种测量方法的最大特点在于整个测风系统没有任何机械转动部件，属于无惯性测量，故能准确测出自然风中阵风脉动的高频成分，结合现代计算机技术，可在更高层次上揭示自然风的特性对于提高抗风减灾能力和风资源的合理利用有重大意义。

声波(超声波)是机械振动在媒质中的传播过程其传播速度必然受媒质自身运动的影响若在风场中沿X方向平行放置两对超声换能器，T1，T2为发射，R1，R2为接收，它们相距为L，如图所示。

超声波测速示意图：\o编辑本段

声音在空气中的传播速度，会和风向上的气流速度叠加。若超声波的传播方向与风向相同，它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向若与风向相反，它的速度会变慢。因此，在固定的检测条件下，超声波在空气中传播的速度可以和风速函数对应。通过计算即可得到精确的风速和风向。由于声波在空气中传播时，它的速度受温度的影响很大；风速仪检测两个通道上的两个相反方向，因此温度对声波速度产生的影响可以忽略不计。

由于没有机械转动部件，不存在机械磨损、阻塞、冰冻等问题，同时也没有“机械惯性”，可捕捉瞬时的风速变化，不仅可测出常规风速(平均风速)，也可测得任意方向上的风速分量，尤其可测出风速中的高频脉动成分。

超声波的频率高至20000Hz以上（每秒振动20000次以上），由于它的频率高，因此具有以下特点：（a）方向性好，几乎沿直线传播；（b）穿透能力强，能穿透许多电磁波不能穿透的物质；（c）在媒质中传播时能产生巨大的作用力，可以用来为硬质材料做切割、凿孔等，如钢轨探伤。

次声又称亚声，是频率在20Hz以下的低频率波．许多自然灾害如地震、火山爆发、龙卷风等在发生前都会发出次声波。次声波对人体能够造成危害，引起头痛、呕吐、呼吸困难等症状．在20世纪30年代，美国一位物理学家做过实验：他把一台次声发生器带进剧场，开演后悄悄地打开，然后坐在自己的包厢内观察动静，只见坐在次声器四周的观众产生一种惶恐不安和迷惑不解的神情，并很快蔓延到整个剧场．次声波的特点是来源广、传播远、穿透力强科学家们利用它来预测台风、研究大气结构等．在军事上可以利用次声来侦察大气中的核爆炸、跟踪导弹等等．

由于次声的频率很低，所以大气对次声波的吸收系数很小，因而其穿透力极强，可传播至极远处而能量衰减很小。10Hz以下的次声波可以传播至数千千米的距离。1983年夏，位于印度尼西亚苏门答腊岛和爪哇岛之间的喀拉喀托火山爆发，火山爆发时产生的强次声波绕地球转了3圈，历时108小时后才慢慢消逝。1986年1月29日，美国航天飞机挑战者号升空爆炸，爆炸产生的次声波历时12小时53分钟，其爆炸威力之强，连远在1万多千米处的我国北京香山中科院声学研究所监测站的监测仪都听到了。通常的隔音吸音方法对次声波的特强穿透力作用极微，7000Hz的声波用一张纸即可隔挡，而7Hz的次声波用一堵厚墙也挡不住，次声波可以穿透十几米厚的钢筋混凝土。

鲸鱼和海豚搁浅（声纳和回声定位）。