超声波风速风向仪的工作原理是利用超声波时差法来实现风速风向的测量。由于声音在空气中的传播速度会和风向上的气流速度叠加。假如超声波的传播方向与风向相同，那么它的速度会加快；反之，若超声波的传播方向与风向相反，那么它的速度会变慢。所以，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；风速传感器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。

超声波风速仪它具有重量轻、没有任何移动部件、坚固耐用的特点， 而且不需维护和现场校准，能同时输出风速和风向。客户可根据需要选择风速单位、 输出频率及输出格式。也可根据需要选择加热装置（在冰冷环境下推荐使用）或模拟输出。可以与电脑、数据采集器或其它具有RS485或模拟输出相符合的采集设备连用。如果需要，也可以多台组成一个网络进行使用。

超声波风速风向仪是一种较为*的测量风速风向的仪器。 由于它很好地克服了机械式风速风向仪固有的缺陷， 因而能全天候地、长久地正常工作，越来越广泛地得到使用。它将是机械式风速仪的强有力替代品。

一无惯性测量，无启动风速限制零风速工作，360°无角度限制，能够同时获得风速和风向数值；

二采用一体式结构设计，整体无移动部件，外壳采用工程塑料材质，磨损小，使用寿命长；

三是采用随机误差识别技术，大风下也可保证测量的低离散误差，使输出更平稳；

四是设备不需要现场校准和维护；

超声波风速风向仪在设备顶部配置了四个方向朝下的超声波探头，它们能够在二维平面内循环发送和接收超声波，以超声波在空气中传播的时差通过内置的微处理器来计算出测量风速和风向的数值，通过集中器将数据以4G/GPRS的通讯方式将数据上传至监控中心或云平台，供用户查看。

采用Modbus-RTU 通讯规约，格式如下：

初始结构 ≥4 字节的时间

地址码 = 1 字节

功能码 = 1 字节

数据区 = N 字节

错误校验 = 16 位CRC 码

结束结构 ≥4 字节的时间

地址码：为变送器的地址，出厂默认0x01。

功能码：主机所发指令功能指示。

数据区：数据区是具体通讯数据，注意16bits数据高字节在前！

CRC码：二字节的校验码。

主机问询帧结构：

从机应答帧结构：

寄存器地址：

举例：读取变送器设备（地址0x01）的风速和风向实时值

问询帧

应答帧

风速：007D (十六进制)= 125 => 风速 = 1.25 m/s

实时风向计算：

风向：005A (十六进制)= 90 => 风向 = 东风

设备采用宽压 10~30V 直流供电，模拟量信号输出，4~20mA、0~5V、0~10V 可选，外壳防护等级高，可以适应现场环境恶劣的检测场合

量程0~60m/s，4~20mA输出，当输出信号12mA时，计算当前风速。风速量程的跨度为30m/s，用16mA电流信号来表达，60m/s/16mA=3.75m/s/mA，即电流变化1mA风速变化3.75m/s.那么可以计算测量值测量值12mA-4mA=8mA.8mA*3.75m/s/mA=30m/s，则当前的风速=30m/s。

量程0~60m/s，以0-10V输出为例，当输出信号为5V时，计算当前风速。风速量程的跨度为60m/s，用10V电压信号来表达，60m/s/10V=6m/s/V，即电压每变化1V对应风速变化6m/s.测量值5V-0V=5V。5V*6/m/s/V=30m/s。则当前风速为30m/s。

采用GPRS或者4G模式输出，无需现场布线，没有距离限制，设备安装的场所有网络即可远程监控数据。

工作拓扑图