超聲波風(fēng)速儀的種類較多，氣象臺(tái)站常用的為風(fēng)杯風(fēng)速儀，它由3個(gè)互成120°固定在支架上的拋物錐空杯組成感應(yīng)部分，空杯的凹面都順向一個(gè)方向。整個(gè)感應(yīng)部分安裝在一根垂直旋轉(zhuǎn)軸上，在風(fēng)力的作用下，風(fēng)杯繞軸以正比于風(fēng)速的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
超聲波風(fēng)速儀其基本原理是將一根細(xì)的金屬絲放在流體中，通電流加熱金屬絲，使其溫度高于流體的溫度，因此將金屬絲風(fēng)速儀稱為“專線”。當(dāng)流體沿垂直方向流過(guò)金屬絲時(shí)，將帶走金屬絲的一部分熱量，使金屬絲溫度下降。根據(jù)強(qiáng)迫對(duì)流熱交換理論，可導(dǎo)出專線散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關(guān)系式。標(biāo)準(zhǔn)的專線探頭由兩根支架張緊一根短而細(xì)的金屬絲組成。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點(diǎn)高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm，長(zhǎng)為2 mm;*小的探頭直徑僅1μm，長(zhǎng)為0.2 mm。根據(jù)不同的用途，專線探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強(qiáng)度，有時(shí)用金屬膜代替金屬絲，通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜，稱為熱膜探頭。專線探頭在使用前必須進(jìn)行校準(zhǔn)。靜態(tài)校準(zhǔn)是在專門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞里進(jìn)行的，測(cè)量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫(huà)成標(biāo)準(zhǔn)曲線;動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動(dòng)流場(chǎng)中進(jìn)行的，或在風(fēng)速儀加熱電路中加上一脈動(dòng)電信號(hào)，校驗(yàn)專線風(fēng)速儀的頻率響應(yīng)，若頻率響應(yīng)不佳可用相應(yīng)的補(bǔ)償線路加以改善。
超聲波風(fēng)速儀具有諸多優(yōu)點(diǎn)，下面是幾個(gè)比較重要的：1、體積小，對(duì)流場(chǎng)干擾小;2、適用范圍廣。不僅可用于氣體也可用于液體，在氣體的亞聲速、跨聲速和超聲速流動(dòng)中均可使用;3、測(cè)量精度高，重復(fù)性好。專線風(fēng)速儀的缺點(diǎn)是探頭對(duì)流場(chǎng)有一定干擾，專線容易斷裂。4、除了測(cè)量平均速度外，還可測(cè)量脈動(dòng)值和湍流量;除了測(cè)量單方向運(yùn)動(dòng)外還可同時(shí)測(cè)量多個(gè)方向的速度分量。
