涂正远，董锡杰，孙 博，赵 凯，卜坤亮，胡槟枫，袁 洁

（武汉科技大学 理学院 应用物理系，湖北 武汉430065）

1 引 言

风是影响人们生产生活的重要的气象要素之一，在工业、农业、体育等领域中都需要用到风速风向测量系统，所谓的风速风向测量系统就是指风速仪.风速仪一直是国内外气象仪器研究的热点，当前使用的风速仪种类繁多，工作原理和性能各不相同.目前应用较多的有机械式、超声声速式和热敏式风速仪.超声声速式和热敏式风速仪以其高灵敏度高精度［1-2］而在特殊领域有着重要应用，但由于其仪器复杂、成本较高以致价格昂贵，不利于推广.机械式风速仪的结构简单，理论研究比较成熟，且具有测量精度高、测量范围广、可靠性高、价格低等优点，从测量性能、可靠性、价格等因素综合考虑，机械式风速仪更具实用性.

传统的机械式风速仪大多没有对风速方向进行测量，而即使具备一定方向测量功能的风速仪也仅限于风速矢量的二维方向测量.然而，相较于风速大小，风速方向对人的生产生活同样影响广泛，对风速方向更细致的测量也显得尤为迫切.为此设计了一种机械式风速仪——矢量风速仪，除了具备现有的机械式风速仪的优点及功能外，它还能实现对风速矢量的三维方向测量.

2 矢量风速仪的设计原理

首先根据一般叶轮式风速仪对风速方向的敏感性［3］提出叶轮式三维风速仪的设计概念，在保留一般机械式风速仪优……