1.机械式风速仪
一、风速测定方法原理:利用风杯或桨叶的旋转速度与风速的线性关系，通过转速传感器将机械运动转换为电信号。
三杯式风速仪:三个风杯等角度安装在垂直轴上，风力驱动风杯旋转，转速与风速成正比。其启动风速低(0.5-1m/s)，适应沙尘、雨雪等恶劣环境，但存在滞后性，更适合测量平均风速。例如，100m高测风塔通常在30m、50m、70m等高度安装三杯式风速仪，同步记录多层风速数据。
螺旋桨式风速仪:多片桨叶绕水平轴旋转，转速与风速成正比，通常与风向标联动，确保桨叶始终对准风向。其结构紧凑，但桨叶易受风沙磨损，需定期维护。
2.超声波风速仪
原理:基于超声波传播时差法，通过测量顺/逆风方向超声波的传播速度差异计算风速。
四探头超声波风速仪:四个探头两两相对，形成两组测风单元。每组探头通过测量超声波在空气中的传播时间差，计算相对方向风速:联合两组数据可得出三维风速矢量。其无机械磨损，响应速度快(<1秒)，但成本较高，且雨雪天气可能影响测量精度。例如，大型风力发电机组通过超声波风速仪实时提供高精度风速数据，支持变桨控制与功率优化。
3.高精度风速仪
原理:采用超声无需对准技术，实时测量风速和风向数据，消除传统机械式传感器的方向依赖性。
超声融合传感器:集成多组超声波探头，通过算法消除环境干扰(如温度、湿度)，输出精度达±0.1m/s的风速数据。其安装便捷，无需定期校准，但成本较传统传感器高30%-50%。例如，某风电场通过高精度风速仪分析风资源分布，优化机组布局后，年发电量提升8%。
二、风向测定方法
1.机械式风向标
原理:利用风向标首尾不对称结构，在风力作用下绕垂直轴旋转，指向风的来向。
单翼型风向标:由尾翼、指向杆、平衡锤“及旋转主轴组成，重心位于支撑轴轴心，可自由摆动。其安装需与主风向呈90°，并根据当地磁偏角修正指向。风向表示采用16方位法(如NNE、ENE)或角度法(以正北为基准，顺时针旋转)。例如，某山区风电场在测风塔顶层安装流线型风向标，结合三杯式风速仪，完成风资源数据采集。
2.超声波风向仪
2.超声波风向仪
原理:通过多组超声波探头的传播时差数据，计算风向角。
三臂式超声波风向仪:三个传感器臂垂直交又安装，通过测量声波在臂端间的传播时间差，计算风向矢量。其无机械磨损，响应速度快，但成本较高，适用于对精度要求严苛的场景。
三、测定方法的选择依据
环境适应性:沙尘、雨雪地区优先选择超声波或高精度传感器，避免机械式传感器的磨损与结冰问题。成本约束:中小型风电场可选机械式传感器，大型风电场或海上风电场建议采用超声波或高精度传感器以提升数据可靠性。
精度需求:风资源评估需高精度传感器(误差<±0.2m/s)，机组控制可采用中等精度传感器(误差<±0.5m/s)。
四、结论
风速和风向的精准测定是风力发电机高效运行的基础。机械式传感器成本低但维护频繁，超声波传感器适应性强但价格较高，高精度传感器则兼顾精度与便捷性。实际应用中需根据环境条件、成本预算及精度需求综合选择，以实现风电场发电效率与设备寿命的最优化。