一、儀器定義與學科定位

托普云農超聲波風速風向儀（典型型號TPJ-30-G系列）屬二維平面固態微氣象傳感器，采用超聲波渡越時間差法，通過測量聲波順風與逆風傳播的時間差解算水平風速與風向，無機械轉動部件。用于替代傳統風杯—風向標組合，消除啟動閾值的機械盲區與軸承磨損漂移，為農業小氣候站、生態監測站、設施環境控制及災害氣象預警提供連續、高分辨率的風矢量數據。

二、硬件系統構成

超聲波換能器陣列：兩組或四組收發一體式壓電陶瓷超聲探頭，正交或對稱分布于傳感器頂端，工作頻率通常在200 kHz附近，外殼為防腐鋁合金或不銹鋼，整體達IP65/IP67防護等級，耐鹽霧、沙塵及紫外線老化。

信號處理主板：高精度時間數字轉換電路（TDC）納秒級計量聲波往返時間，內置NTC或數字溫度傳感器實時采集環境溫度用于聲速補償，微處理器執行矢量解算、數字濾波（滑動平均+中值濾波）及異常脈沖剔除。

支撐結構與安裝基座：低風阻流線型中心支柱，底部配水平氣泡與方位標記（真北對準線），法蘭或抱箍安裝，減少自身尾流對探頭遮擋干擾。

供電與通信接口：寬電壓直流供電（典型5～24 V DC），支持RS-485（Modbus RTU）、模擬電壓/電流或脈沖輸出；選配4G/5G/LoRa無線模塊、內置存儲及物聯網平臺對接。

三、測量原理

在相距L的兩只正交布置探頭間，超聲波順風傳播時間t?短于逆風傳播時間t?。風速矢量V在聲路方向的分量v與渡越時間差Δt＝t?－t?呈線性關系，空氣靜止時聲速c由內置溫度傳感器按c＝c?＋α·T實時修正（α為溫度系數，c?為標準狀態下聲速）。對兩正交方向分別測得時間差后，通過二維矢量合成求得水平風速大小及0°～360°風向角。零風速時Δt＝0，理論上無啟動閾值，可檢測極低風速微氣流。

四、適用范圍與局限

適用：農田/林地/草地自動氣象站風速風向連續監測；溫室大棚微風通風評估與智能開窗聯動控制；飛防作業前風速安全閾值判定、施藥飄移風險分析；風蝕研究、污染物擴散模擬邊界層參數輸入；沿海、高原無人值守站點長期布設。

局限：僅測水平二維風矢量，不含垂直風分量（非三維超聲風速儀）；強降雨、濃霧或探頭表面積塵/蛛網嚴重時聲波衰減可致瞬時異常，需定期清潔；安裝傾斜會引入系統風向誤差，須用水平儀嚴格調平；不可用于存在強烈電磁干擾未做屏蔽且未接地的場合。

五、標準安裝與操作要點

選址：按氣象觀測規范選擇周圍開闊處，距障礙物距離≥10倍障礙物高度，避免煙囪、排風口下游。

固定調平：將傳感器底座牢固固定于測風桿/塔架，用水平氣泡調至水平，按方位標記將其中一組探頭朝向正北（磁北或真北依后續數據校正需求而定），緊固螺栓。

接線與上電：按說明書連接電源與通信線，注意RS-485 A/B極性及屏蔽層單端接地，通電后檢查通信握手及實時示值合理性。

數據校驗與記錄：觀察無風或微風條件下示值穩定性，有條件可用手持式機械風速儀做同期比對；啟用自動采集與定時上傳。

周期維護：每季度或視環境臟污程度清潔探頭表面灰塵、鳥糞、蛛網；檢查固定件松動與線纜接頭密封；長期停用斷開電源并遮蓋。

六、核心功能

1、無線通訊功能：風速風向儀自動上傳測量數據，設備通過5G/4G網絡方式與服務器通訊，實時發送至服務器，上網頁查看檢測數據，無論身在何處只要能上網，均可查看下載數據；

2、風速風向儀含手機APP，支持安卓及蘋果系統，無論身在何處只要能上網，均可查看實時數據。

3．風速風向儀低功耗設計，增加系統監控和保護措施，避免系統死機。

4．中文液晶顯示，可顯示當前日期時間，各傳感器測量數據，存儲容量，已存儲數據條數，等信息。

5、風速風向儀主機數據存儲容量大：設備內部Flash可存儲近期3萬條數據，標配4G內存卡可長期存儲，亦可與Flash中數據同時存儲。

6、內置鋰電池供電：7.4V2.8Ah鋰電池，具有充電保護、電壓過低提示功能。外接電源為8.4V（1000mA以上）直流電源。

7、采集設置：在無人看守的情況下使用，可設置定時采集，也可手動采集。

8、語音設置：可根據需要設置語音播報功能開/關/超限開。

9、語音報警功能：主機語音設置為超限開后，即可語音播報二氧化碳超限信息。

10、主機可通過集線器接入不同類型的傳感器，互不影響精度。

11、自帶GPS定位功能，數據采集時可自動顯示采集點地理坐標。

12、可擴展傳感器類型及數量32個（擴展線為IP67，一體結構）。

管理云平臺功能：

1、自帶儀器云管理平臺包含C/S架構，可將所有便攜式設備及在線設備數據進行匯總分析，數據備份不丟失，查看操作方式包括網頁端及手機端（安卓/蘋果系統均可用）。

2、顯示每種傳感器采集到的數據、檢測時間、采集地點GPS坐標信息。

3、數據可通過5G/4G網絡方式或者USB數據線導入方式上傳至管理云平臺。平臺內數據可下載，分析，打印；

4、平臺支持設備數據存儲，提供足夠容量可長期保存。

5、平臺為設備數據提供曲線與表格等報表形式，且數據可導出與導入。

6、平臺可以結合數據進行報表制作，報表打印，報表導出功能。

7、軟件可在線升級。

七、典型應用場景

農業氣象：嵌入托普云農TP-WMS系列農田小氣候站，獲取作物冠層上方風場用于蒸散量（ET?）彭曼公式計算及干熱風預警。

設施園藝：聯動智能環控系統，依據室外風速風向及室內微風自動調節頂窗/側窗開度，降低能耗并抑制高濕病害。

植保飛防：作業前實時監測近地面風速，超閾值報警提示暫停噴灑以防飄移藥害。

生態與環境：配合梯度氣象塔監測邊界層風廓線，支撐沙塵輸移、污染物羽流擴散模型校驗。

浙江托普云農科技股份有限公司專業研發生產供應（銷售）超聲波風速風向儀，廠家直銷，歡迎新老用戶了解咨詢！