Page 132 - 航空电子传感器技术的研究与应用

第三章 航空电子传感器技术

（1）风速传感器 WAA151
洛阳机场风速测量使用的是 VAISALA 公司生产的光电式风速计，测量范围：
0 ～ 75m/s（0 ～ 260km/h）；准确度：±0.1m/s（风速＜ 10m/s），±0.1m/s（10m/

s≤ 风速 ≤75m/s）。图 2 为风速传感器结构图。风杯凹面迎风时承受风压最大，
凸面迎风时，由于风的绕流作用使其所受风压较小，这种压力差使得风杯向凸面
方向旋转。风感应器内，连接转动轴的锯齿形圆盘在光耦发光二极管与光敏三极
管之间转动，锯齿形圆盘上有 14 个齿，每个齿代表 0 状态，每个切口代表 1 状态。

当齿盘随轴转动时，发光管 LED 发射的光束被齿盘上的齿度切割，光敏三极管
输出脉冲，脉冲数正比于风速。风速越大，风杯压力差也越大，转动越快，根据
风杯转速可测得相应风速。
（2）风向传感器 WAV151

风向测量使用的也是 VAISALA 公司生产的光电式风向标，测量范围：
0°～ 360°（风速 0.3 ～ 75m/s），最小识别方位：5.63°。图 3 为风向传感器结构图。
气象上将风向的力分解为垂直于尾翼平面的力及与尾翼平面平行的力，平行力对尾
翼不产生作用，而垂直尾翼的力产生力矩，使风向标围绕垂直轴转动。正对风向时，

尾翼两面受力相等，转动力矩为零，风向标达到稳定状态，此时风向标头部所指方
向即为风的来向，即风向。在风向传感器内，当风标随风旋转时，带动主轴及码盘
一起旋转，产生 6 位格雷码脉冲，每变化 5.63°，格雷码变化 1 次。脉冲由光电三
极管接收，经电路整形后输出，风向数据也随之变化 1 次。格雷码相邻码道只有 1

位码发生变化，可有效地避免二进制编码两个码道不同步而产生的误码。
（二）常见故障分析
因风向风速传感器安装在10m高的风杆顶端，一般情况下无法开展日常维护，
平时巡检中要特别注意观察风杯和风向标转动是否灵活、平稳。冬季低温，当湿

度很大时容易结冰，设备巡检时尤其要多观察风传感器是否有冻结现象。洛阳机
场每年大雪天气都会出现风传感器的轴承因温度低被冻结，但加热元件功率低，
不能使轴承积冰融化，导致采集不到风数据。新的气象自动观测系统针对风传感
器这个缺陷进行了改良和完善。

1. 风速传感器故障
（1）故障现象
自动观测服务器的显示风速为 0m/s 或者风速示值和气象遥测系统采集的风

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