在现代舰船上一般都装有风速仪，作为气象系统的一部分，用于测量舰船在航行过程中的风速风向，为航行操纵提供信息。当前所使用的风速仪种类繁多，工作原理和性能也各不相同，其中使用较多的是机械式风速仪，例如常用的风杯式和螺旋桨式风速仪。但由于机械式风速仪的测量部分是旋转部件，在强风和长期暴露于室外的工作环境下容易磨损，而且存在“过高效应”，造成测量精度不高，使用条件受到制约。近年来，随着电子技术的发展，出现了许多新的风速风向测量方式，如激光风速仪、超声波风速仪、高集成度的风速仪等等，这些新型风速仪体积较小，无机械部件，寿命长，而且有的精度很高，正在逐步取代传统机械式风速仪，应用越来越广泛。超声波风速仪是新型风速仪中性能较为突出的一种，精度能达到不仅结构简单、坚固耐用，而且能准确测出自然风中阵风脉动的高频成分。

    意大利G.C.Aprilesi等人上世纪年代制作了热球式风速仪的原理样机，验证了超声波风速仪的可行性，但其采用的是三对收发分制探头和芯片，用模拟方式处理超声波信号，据我们实际测试，精度和可靠性都不高。等人研究了用于火星大气风速风向测量的超声波传感器技术，并提出采用脉冲压缩技术判断声波到达时间，所得的结论较有意义。唐慧强等人提出了一种利用DSh实现超声风速测量的方案，采用数字前后向滤波、窄带滤波等信号处理手段判断声波接收脉冲的到达时刻的方法有一定的理论价值，但过于复杂不易工程实现。另外张建兰等人针对声纳系统提出了一种压电陶瓷发射换能器的瞬态抑制技术，虽然对改善接收信号判断声波到达时刻非常有利，但是增加了发射系统的复杂性。国外超声波风速仪已经有成熟产品，如芬兰的VAISALA系列和英国的GILL系列，都包括二维和三维测风向的产品，有的还能构建无人值守气象站。目前，国内还未开发出成熟可靠的超声波风速仪，我们研制的原理样机正在进行测试

 

    本文首先给出了超声波风速仪的基本组成及原理，然后在此基础上深入研究了超声波在空气中传播的特性，建立了超声波风速仪的理论模型，认为实现超声波风速仪需要同时考虑风对超声波传播时间和信号强度两个特性的双重影响，研制了原理样机，并进行了实际测试，取得了和理论模型较为一致的结果，为下一步工程实现提供了依据。