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    官方的风速风向的定义是这样的

    2年前 | admin | 141次围观

    风速风向的监测方式数不胜数,但是测量行业往往都有一个标准,风速风向也不例外。本文主要参考中华人民共和国气象行业标准《地面气象观测规范》来展现风速风向的监测标准。另外,本文还收集了资料来补充风速风向的监测原理、方法和统计方式,并从中选择出了作者认为最合理的方法风速风向表,并说明原因。

    官方的风速风向的定义是这样的:风向:风的来向 ,风速:单位时间内空气移动的水平距离 。观测应该测定距地面10m高度处的风向和风速。测风的仪器主要有电接风向风速计、自动测风仪、轻便风向风速表、旋转式测风传感器等。

    此外风速风向的监测标准在不同的场合也不一样,比如中华人民共和国国家标准GB/T 18204.15-2000里就规定了公共场所风速的监测标准。

    而测量的任务主要由风速风向传感器完成。目前国内外风向风速传感器可以分为三类。第一类为螺旋桨式风向风速传感器;第二类为风速是三杯式、风向是单翼式的风向风速传感器;第三类为超声波风向风速传感器。螺旋桨式风传感器精度较差,动态性能一般;超声波风传感器目前应用还不太成熟。所以一般采用第二类传感器。风杯式风速传感器工作原理是:风速传感器的感应元件为三杯式回转架,信号变换电路为霍尔开关电路。风向传感器的感应元件为风向标组件。角度变换为格雷码盘加光电电路。

    风速风向的测量的准确性主要受制于仪器,我们很难在短时间内再做出改进,所以接下来我将就风向统计方法进行详细研究与改进。

    从原理上来说,算术平均法是测量风向最精确的方法,因为其他方法受制于一些因素,比如矢量平均法还和风速有关,但算术平均法就是单纯的测量风向。但如果风向在0°(正北方向)两边摆动时,易出现错误,如330°和10°的算术均值为170°,但实际平均风向应该为350°。即该方法算出的风向为偏南风的概率变大,为其最大缺点。对于地面风来说,在小尺度湍流的作用下,风向在短时间内频繁变化的情况是经常存在的,在10min间隔或15min间隔中就可能出现风向变化大于或等于180°的情况,而且该情况在风向变换期容易出现。因此,需要对过零风向进行修正。

    一般我们见到的过零修正都十分复杂,这里着重向大家介绍一种简单有效的方法。

    修正方法:

    通过比较风向前后观测值,对经过0°的风向进行处理。其中,风向正或反的旋转时,设顺时针方向为正向,过零时称为正向过零,反之称为反向及反向过零。设为两个风向流程采样值,当正向过零时记为;当反向过零时记为,处理方法为:

    (5)

    式(5)中,yi为第i分钟的风向采样值;Di为yi的修正值;δi为第i分钟的风向采样值yi与第i-1分钟的风向修正值Di-1的差值。

    经修正后,由式(6)计算得到平均值,由于可能不在0°—360°范围内,故由式(7)得到最终平均值。

    (6)

    (7)

    该方法判断简便,并解决了风向过零时直接平均使得偏南风概率变大的误差。以算术平均法为例,如一段时间内风向变化为:325°、24°、314°、65°、63°、85°和342°,人工判断该段时间内风向应为偏东北风;算术平均法计算其平均值为174°。经式(5)修正后,风向值为325°、384°、314°、425°、423°、445°和342°,由式(6)得平均值为380°,由式(7)可得风速风向表,平均值为20°,结果正确。

    这样测量出的结果可以说较为精确了,这便是笔者的一点浅研究。

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