CN107592911B - 用于确定在大气中的声速或风速矢量的至少一个分量的超声波测风仪和方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于确定声速和/或风速矢量的至少一个分量的超声波测风仪(7)以及方法，其带有至少一个至少有时作为发射器工作的具有用于发射声波的声发射面的声换能器(1,2,3,4,5,6,15,16)和至少一个至少有时作为接收器工作的具有用于至少部分接收所发射的声波的声探测面的声换能器(1,2,3,4,5,6,15,16)且带有评估单元，该评估单元在基于声波在处在至少一个发射器的声发射面与至少一个接收器的声探测面之间的测量段上为了经过该测量段需要的获取的行进时间的情形下确定风速矢量的至少一个分量和/或声速。该所描述的技术上的解决方案的特征在于，在第一发射器的第一声发射面与第一接收器的第一声探测面之间的至少一个第一测量段近似垂直于地表布置，且第一声发射面和/或第一声探测面相对水平线倾斜。

Description

用于确定在大气中的声速或风速矢量的至少一个分量的超声 波测风仪和方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量流入的风的速度的超声波测风仪(Ultraschallwindmesser)，其带有至少一个用于发射声波的发射器和至少一个用于至少部分接收所发射的声波的接收器且带有评估单元，该评估单元在基于声波在位于发射器与接收器之间的测量段上的获取的行进时间的情形下确定声速和/或风矢量的至少一个分量的大小。

背景技术

已知不同测量仪器，利用这些测量仪器实现流场(Strömungsfeld)的速度、尤其风速的局部测量。一种特殊类型的测风装置(Windmessgerät)或者所谓的风速计(Anemometer)是超声波风速计。已经自长久以来已知的超声波测风仪利用测量声波在发射器与接收器之间的行进时间的原理。在此如下被充分利用，即，声波由介质(该声波在该介质中传播)带动，从而使得信号在固定长度的测量段上的行进时间取决于测量段的穿流(Durchströmung)。借助于高频率或者高带宽的声波，行进时间可被特别精确地确定，从而在带有较短距离的测量段上优选地使用高频声波。因为声速不仅取决于空气温度而且取决于空气湿度，所以通常行进时间在两个方向上(即双向)被确定。由这两个行进时间的总和，此外可计算出所谓的虚拟温度(virtuelle Temperatur)。

已知的超声波风速计通常具有多个在各个超声波发射器与超声波接收器之间的测量段，经由其在不同空间方向上的声速被测量。由所确定的测量值，测量电子装置计算水平的和垂直的风速。

为了测量三个风分量(尤其为了测量相应的平均值)和声速以及其在大气中的紊乱的波动，使用在不同的实施方式中的超声波风速计，如其例如在VDI准则3786第12页中所实施的那样。根据传感器头实施方案使用一个、两个或三个测量段。这些测量段由充当发射器和接收器的声换能器(Schallwandler，有时也称为声变换器)形成，所述声换能器位于测量段的端部处且声信号沿着测量段发送且/或接收。用于声换能器和测量段的布置的主要标准是由于通过声换能器自身的遮挡或者流动变形所引起的测量误差的最小化。当流入方向平行于测量段时出现的误差最大，而当流入方向垂直于测量段时出现的误差最小。

就此而言，由文件DE 689 01 800 T2已知一种超声波测风仪，利用其获取和评估声波在各个超声波换能器之间的不同测量段上的行进时间。所描述的超声波测风仪具有起发射作用的和起接收作用的超声波换能器的布置，所述超声波换能器如此地布置，即使得它们限定了在空气中的至少三个不同的超声波传递轨道。此外设置有测量电子装置，从而基于超声波沿着不同轨道的传播时间的测量，不仅风向而且风速在考虑测得的传播时间的情形下被确定。

通常，利用通常所使用的超声波风速计使用两种不同类型的测量段布置。在第一种类型的传感器头的情形中，一个测量段垂直地取向而两个测量段水平地取向。与之相反，在第二种类型的传感器头的情形中，三个测量段通常以45°至60°的角度倾斜且其相对的方位角为120°。因此，考虑行进时间的超声波测风仪的通常的构建基于反平行的传播段的布置，在该传播段上测量声音的行进时间。为此相应地在每个测量段的两个端部处优选交替地作为发射器和作为接收器工作的超声波换能器是必要的。通常现今使用共有的声换能器，其将发射功能和接收功能相应地自身联合。

在确定三个风分量(尤其相应的平均值)和包含在大气中的紊乱的波动的声速的情形中的经常的目的是确定能量和空气混合(Luftbeimengung)的垂直的所谓的“涡度协方差(Eddy Covariance)”流，如其是国际测量程序(例如AmeriFlux、EUROFLUX和Mediflux)的部分那样。尤其地，热流、水蒸汽流、二氧化碳流和甲烷流以该方式被监控。在这样的测量的情形中首先对于垂直的风分量的测量而言存在高的精度要求。测量位置优选地如此来选择，即使得风矢量在中间几乎水平地指向。

就此而言，带有一个垂直的测量段和两个水平的测量段的第一上面所描述的第一类型的声换能器布置由于垂直布置的测量段在几乎水平的流入的情形中提供。该布置直接提供了垂直的风分量，其在这些条件下具有特别小的由于遮挡效应的误差。该布置的主要缺点是其它测量段的水平取向。由此，可用的风向范围被限制，因为带有几乎或完全段平行的流入方向的矢量具有较大的遮挡误差且引起测得的水平风分量的相应较小的质量。垂直段虽然可允许垂直风分量的较高的测量精度，然而该段取向的缺点是下方的传感器通过雨或露或在经加热的传感器头的情形中通过融冰水(Schmelzwasser)的浸湿。该效应通过以下方式来解释，即，机电的振动到空气的声振动的转换经由振动表面或者膜片实现，其中，声能优选地垂直于膜片辐射。垂直的测量段的膜片因此水平地取向，这导致如下，即，雨滴或露滴可汇集在下方的膜片上且可导致测量的干扰或甚至中断。对于上方的传感器而言得出类似的情况，因为通过雨、露或尤其在经加热的传感器头的情形中融化水形成滴，所述滴然后悬在声换能器处且部分地或完全地盖住其表面。

利用带有倾斜的测量段的相应于第二类型的传感器组件避免了先前所描述的缺点，从而使得相应实施的超声波测风仪在EC测量程序中广泛得到使用。然而如下是不利的，即，垂直风分量必须由沿着倾斜的测量段的测量确定。因此，在这些测量段上的遮挡效应影响被推导出的垂直的风分量的精度。新近的研究指出，在所使用的倾斜角度的情形中，通过遮挡效应出现垂直的风分量和因此EC流的显著的低估。此外对于垂直分量的精度而言不利的是，即，其必须间接通过三个倾斜的分量的组合确定。

发明内容

由已知的超声波测风装置以及先前所解释的要求和问题出发，本发明的任务在于，即，如此地改进一种利用其测量和评估声波的行进时间的超声波测风装置，即使得先前所描述的问题被可靠地避免且实现声速和/或风矢量的各个分量、尤其垂直的风分量的高精度的确定。此外，待说明的测风仪应具有相对简单的结构上的构建。同时应确保如下，即，取决于相应的测量要求可实现尽可能排除声换能器由于不同的天气影响的干扰。另一主要特征应在于如下，即，控制电子装置可相对简单地来实现且总的来说可提供一种耐用的、简单的且可成本适宜地制造的超声波测风装置供使用。

上述任务利用根据权利要求1的超声波测风仪来实现。一种同样合适的方法在权利要求9中进行说明且利用权利要求13要求保护根据本发明所实施的测风仪的一种优选的使用。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中进行说明且在下面的描述中在部分参照附图的情形下更详细地解释。

本发明涉及一种用于确定声速和/或风速矢量的至少一个分量的超声波测风仪，其带有至少一个具有用于发射声波的声发射面的发射器和至少一个具有用于至少部分接收所发射的声波的声探测面的接收器且带有评估单元，该评估单元在基于获取的行进时间的情形下确定声速和/或风速矢量的至少一个分量，声波在处在至少一个发射器的声发射面与至少一个接收器的声探测面之间的测量段上为了经过该测量段需要该行进时间。根据本发明的技术上的解决方案通过以下方式出众，即，在第一发射器的第一声发射面与第一接收器的第一声探测面之间的至少一个第一测量段近似垂直于地表(Erdoberfläche)布置，且第一声发射面和/或第一声探测面相对于水平线倾斜。根据本发明所实施的测风仪的主要技术特征因此在于如下，即，虽然声发射面以及声探测面相对于水平线倾斜，至少一个垂直取向的测量段布置在发射器与接收器之间。下面所使用的表达“风速矢量”或者“风矢量”可考虑为是等价的，因为相应的矢量通常不仅包含关于速度的信息而且包含风的方向。

以该方式提供了一种用于三个风分量的平均值和声速以及其紊乱的波动的精确的三维测量的超声波传感器，利用该超声波传感器尤其可以以特别高的精度实现中间的垂直风分量和其波动的测量。同时，以优选的方式，三个风分量的平均值和声速和其紊乱的波动的测量相对于大气影响不敏感。

与已知的超声波测风仪相反，虽然声换能器的表面或者声换能器膜片的表面相对水平线倾斜，根据本发明实现垂直的测量段。因为超声波信号的射束轴(Strahlachse)垂直于膜片面指向，所以射束轴和测量段轴线然而不再一致。由于该原因，优选地使用带有足够宽的辐射特征和接收特征的声换能器。

以优选的方式，接收器或者发射器如此地布置，即使得提供至少一个、优选地两个或三个相对地表大致垂直的被用于确定垂直风分量的测量段和至少一个、优选地两个倾斜的被用于确定风的水平分量的测量段。利用根据本发明的技术上的解决方案，所有三个风分量可利用由于承载发射器和接收器的结构明显降低的流动影响来实现，因为发射器和/或接收器至少部分倾斜且声波尽管如此经由垂直的和至少一个倾斜的测量段发射或者经由其接收。在此首先如下是重要的，即，提供相对地表垂直的或者竖直的带有倾斜的发射器和/或接收器的测量段。就此而言待强调的是，即，垂直或竖直可理解为至少几乎垂直的或竖直的取向，因为该取向首先通过制造公差和装配公差影响。总的来说，当测量段被垂直流入时，测量段的遮挡最小。因为中间的风矢量水平地指向，当相应的测量段竖立时，可最精确地测量瞬时的风的相对较小的垂直偏转。该偏转最终导致如下，即，测量段相对瞬时的风矢量不再精确竖立且因此同样不可避免相应最小的遮挡误差。只要测量段方向与垂线的偏差小于风矢量的典型的垂直的风偏转、例如小于风矢量的倾斜角度的标准偏差，该遮挡误差不显著恶化。对于典型的竖起情况(Aufstellungsverhältnis)而言，该标准偏差在气候介质(Klimamittel)中为大约5°。以优选的方式，称为竖直或垂直的测量段的倾斜角度处在0°与5°之间的范围中。

在本发明的一种专门的实施方式中，声发射面和/或声探测面具有膜片。为了发出声波，膜片被如此地操控，即使得通过其有针对性的运动产生需要的声波。如果膜片被用于接收声波，则该膜片由于所接收的声波变形且将相应的信号传递到评估单元处。在任何情况中重要的是，即，获取且评估声波对于经过在发射器与接收器之间的测量段而言需要的行进时间。

此外如下是有利的，至少有时可加热发射器和/或接收器。以该方式可可靠地防止发射器和/或接收器的冰冻或者在该区域中的相应的结冰。因为超声波换能器的在其间设置有垂直的测量段的膜片面相对于水平线倾斜，所以形成的水可流出或液滴形成被避免。

根据本发明的一种完全特别的改进方案使用一种发射器，其声波由至少两个彼此间隔地布置的接收器或者同时或者在不同时刻接收。在此，这样的超声波测风仪通过以下方式出众，即，在带有第一声发射面的第一发射器与带有第二声发射面的至少一个第二接收器之间形成相对于垂线倾斜的第二测量段且评估单元在基于声波为了经过第二测量段需要的所获取的行进时间的情形下确定声速和/或风速矢量的至少一个分量。根据该实施方式设置有仅一个发射器，而尽管如此形成有至少两个测量段，其中一个垂直地布置且至少一个相对垂线倾斜地布置。

在本发明的另一设计方案的情形中可设想的是，即，评估单元如此地实施，即使得取决于风向来自至少两个测量段的组中的一个测量段可被考虑用于声速和/或风速矢量的至少一个分量的确定。以有利的方式如下因此是可能的，即，选出用于确定包含风分量的风矢量的提供最可靠的测量值的一个或多个测量段。就此而言可设想的是，即，分别选择这样的测量段，其在考虑当前的风向的情形下相对于风被最少地遮挡。为了确定当前的风向，优选地利用根据本发明实施的超声波测风仪本身。如下然而是同样可能的，即，将代表当前风向的合适的信号由外部的测风仪输送给评估单元。

此外优选地可设想的是，即，评估单元如此地实施，即使得确定风速矢量的至少一个垂直分量。基于传感器、尤其超声波换能器的布置，其中，设置有至少一个位于相对于水平线倾斜的声换能器表面之间的垂直的测量段，可确保风矢量的垂直的风分量的特别精确的确定。优选地，评估单元此外如此地实施，即使得风速矢量的至少一个分量、尤其垂直分量的平均值被确定。

根据另一特别的实施方式作如下设置，即，评估单元如此地实施，即使得风速矢量的三个分量被分别确定。基于风矢量的三个分量的确定可实现在空间中(此处在大气中)的风向的特别精确的确定。同样地由此实现风速且甚至声速的特别精确的确定。

除了专门实施的超声波测风装置之外，本发明同样涉及一种用于确定声速和/或风速矢量的至少一个分量的方法。在根据本发明的方法中，利用至少一个带有声发射面的发射器发射声波且利用至少一个带有声探测面的接收器接收所发射的声波。此外，利用评估单元在基于声波在处在至少一个发射器的声发射面与至少一个接收器的声探测面之间的测量段上为了经过该测量段需要的获取的行进时间的情形下确定声速和/或风速矢量的至少一个分量。根据本发明的方法通过以下方式出众，即，在第一发射器的第一声发射面与第一接收器的第一声探测面之间的至少一个第一测量段近似垂直于地表布置且第一声发射面和/或第一声探测面相对于水平线倾斜。

以优选的方式，该方法被如此地改进，即使得基于至少一个发射器和至少一个接收器的专门布置特别精确地确定风矢量的垂直分量。优选地，在此风矢量的至少一个分量的平均值被确定。

根据本发明的一种专门的改进方案，取决于风向由至少两个测量段的组中选出至少一个测量段，以便于使该至少一个选出的测量段为声速和/或风速矢量的至少一个分量的确定的基础。以该方式至少最小化负面地对测量结果产生影响的、尤其通过超声波换能器和/或这些超声波换能器被固定在其处的杆引起的风遮挡效应。

此外，本发明涉及根据本发明实施的超声波测风仪的一种特别的使用。因此，该超声波测风仪以特别的方式适用于确定能量和/或空气混合的垂直的涡度协方差流。

在用于垂直风分量的优选测量的所描述的测风仪中，带有一个垂直的测量段和两个水平的测量段的已知的测风仪的高精度和带有倾斜的测量段的测风仪的相对于大气影响的稳固性(Robustheit)被联合。

在此，根据本发明的测风仪通过以下方式出众，即，对于水平的风分量的确定而言不需要水平指向的测量段，而是三维的风矢量(包含其水平的分量)通常可利用三个非共平面布置的测量段来确定。

因此，在根据本发明实施的测风仪的情形中，其余两个段同样不是水平地取向而是倾斜地取向。以该方式避免了在带有一个垂直的测量段和两个水平的测量段的已知的测风装置的情形中由于段遮挡引起的已知的限制。

通过优选地得到使用的声换能器的较宽的射束特征(Strahlcharakteristik)得出测量段的特别简单的实现的可能性。在此可设想的是，即，垂直段的一个或同样地两个声换能器与另外的声换能器配合，从而使得它们同时被用于撑开需要的倾斜的测量段。

附图说明

下面，本发明在不限制通用的发明思想的情形中根据专门的实施例在参照附图的情形下更详细地解释。在此：

图1显示了超声波测风装置，在其中垂直的测量段的下方的声换能器同时被用于测量两个倾斜的风分量；

图2显示了超声波测风装置，在其中使用撑开三个垂直测量段的六个声换能器；

图3显示了带有由三个垂直支柱形成的保持框的超声波测风装置，在其中使用测量段在其间伸延的六个声换能器，以及

图4显示了带有中间支柱的超声波测风装置，在其中使用测量段在其间延伸的八个声换能器。

具体实施方式

图1显示了超声波测风装置7，在其中垂直测量段的下方的声换能器2被同时用于测量两个倾斜的风分量。声换能器1和2撑开垂直的测量段1-2且以声换能器1和3或者1和4实现倾斜的测量段1-3和1-4。实际的段角度和段长度可与该示例不同。

按照根据图1的实施方式的一种特别有利的结构上的改进方案可设想如下，即，额外地向上偏移声换能器2和向下偏移声换能器3和4。通过该偏移，由于在段1-3以及1-4上的声换能器2的可能的遮挡对于斜倾的流入方向而言同样被避免或至少被减少。

声波的在测量段上所获取的行进时间被传递到评估单元处，在该评估单元中基于所获取的行进时间确定三个风分量，其中，由于测量段的专门布置尤其可以以特别的精度确定垂直的风分量。

此外，图2显示了根据本发明实施的超声波换能器7的另一专门的实施方式。在该情况中使用六个声换能器1,2,3,4,5,6，利用它们撑开三个垂直的测量段(1-2,3-4,5-6)。利用相同的换能器同时实现六个倾斜的测量段(1-4,1-6,3-2,3-6,5-2,5-4)。在不带有相比于用于三维风矢量的常规的声换能器组件更高的成本的情形中，此处可冗余地实现测量段。取决于相应的流入方向可因此选出这样的测量段，其基于其位置在给定的流入的情形中可预计最小的遮挡效应。备选地或补充地通过多重确定可确定用于风分量的共识值(Konsensus-Werte)，其使得相比在各个测量段上的单独测量更高的可靠性和精度成为可能。相对于在图1中的变型方案的实施方案，声换能器的上方的和下方的组件的对称构建是有利的。

在图2中的划虚线的连接原则上同样可被使用。但是所述连接具有次要的意义，因为其具有非期望的水平取向且此外与相应的射束轴偏差过远，由此有用信号的强度且因此测量的精度被降低。

为了所获取的行进时间的评估又设置有合适的评估单元，该评估单元由所获取的行进时间确定风矢量的分量。关于确定的风矢量的信息的输出可经由监视器或者显示器或任一其它合适的显示单元实现。

图3显示了带有由三个拱形的垂直支柱14形成的保持框架的超声波测风装置7，在其中使用撑开三个测量段的六个声换能器1-6。就此而言，图3a)显示了侧视图而图3b)显示了朝向根据本发明实施的超声波测风装置7的俯视图。

在示出的超声波测风装置7处重要的是，在中央区域中设置有用于固定在顶部上或在带有垂直向上伸延的中央支柱9的桅杆尖端处的保持脚8。在该中央支柱9的端部处又设置有三个被固定在下方的容纳件11处的悬臂杆13。在其端部处相应地固定有超生波换能器1-3的相邻的悬臂杆13在水平的平面中相应地包夹120°的角度。悬臂杆13相对于水平线优选地以在15°与20°之间的角度倾斜，从而由此布置在悬臂杆13的端部处且牢固地与杆13相连接的超生波换能器1-6同样以该角度相对于水平线倾斜。

除了用于超声波换能器1-6的悬臂杆13之外，在下方的容纳件11处在中央支柱9的上端部处固定有三个呈U形或者呈C形构造的垂直支柱14，所述垂直支柱14由此处出来伸延至超生波测风装置7的上方的容纳件12。在下方的容纳件11的区域中，拱形的垂直支柱14相应地被固定在超声波换能器1-3布置在其处的悬臂杆13下方。

在超声波测风装置7的上方的容纳件12处，拱形的垂直支柱14相应地在用于超声波换能器4-6的悬臂杆13上方且在水平线上相对于带有超声波换能器4-6的悬臂杆13以60°的角度转动地布置。

通过本发明的在图3中示出的专门的实施方式，在其中又实现在两个带有相对于水平线倾斜的声离开面的超声波换能器1-6之间的至少一个垂直的测量段，提供超声波测风装置7，其可以以优选的方式被装配在对于测风而言暴露的位置处、例如在桅杆尖端处。同时，拱形的垂直支柱14如此地实施，即使得一方面测风仪的足够的刚度和强度被确保且同时实现各个超声波换能器1-6的几乎无干扰的风流入。

在图3中所显示的实施例中，两个带有倾斜的声离开面或者声进入面的超声波换能器1-6相应地相叠地布置。在此以优选的方式使用可在不同方向上发出声波且可由不同方向接收声波的超声波换能器1-6，其中，声换能器1-6完全优选地具有呈半球形的辐射特征或者接收特征。

为了测量流入的风的速度和方向，利用在图3中示出的测风装置7不仅测量和评估声波在两个垂直相叠布置的超声波换能器1-6之间而且相应地在下方的声换能器1-3中的其中一个与上方的声换能器4-6之间的行进时间。在此，三个测量段可由每个声换能器1-6撑开，其中，这些测量段中的至少一个在垂直方向上伸延。对于本发明的实现而言在此在原则上无关紧要的是，各个声换能器1-6是依次发送或是同时发送和在超声波换能器1-6之下设置有固定的发射器和接收器或是要不然各个超声波换能器1-6相应交替地作为发射器和作为接收器起作用。

对于获取的行进时间的评估而言又设置有合适的评估单元，该评估单元由获取的行进时间确定风矢量的分量。关于所确定的风矢量的信息的输出可经由监视器或者显示器或任一其它合适的显示单元实现。

在图4中示出了本发明使用的超声波测风装置7的另一实施方式。在此，图4a)显示了侧视图而图4b)显示了朝向根据本发明实施的超声波测风装置7的俯视图。

超声波换能器1-6,15,16如结合图3已经解释的那样被固定在悬臂杆13处，它们相对于水平线倾斜地布置。然而，根据在图4中所显示的实施方式设置有八个超声波换能器1-6,15,16，其中分别四个布置在水平平面中。相邻的超声波换能器1-6,15,16分别在水平平面中包夹90°的角度且经由悬臂杆13被固定在超声波测风装置7的容纳件11,12处。分别四个超声波换能器1-3,15固定在下方的容纳件11处且四个固定在上方的容纳件12处。

又设置有保持脚8，在该保持脚8处固定有中央保持支柱9，该中央保持支柱9在垂直方向上伸延直至用于固定带有超声波换能器1-3,15的悬臂杆13的下方的容纳件11。根据该实施方式，用于固定带有超声波换能器1-6,15,16的悬臂杆13的下方的容纳件11和上方的容纳件12然而不经由在外部区域中伸延的拱形的垂直支柱14而是经由在中间布置的中央杆10彼此相连接。同样地在该情况中，超声波换能器1-6,15,16如此地布置，即使得风的几乎无干扰的流入被确保且超声波测风装置7可以以优选的方式被装配在桅杆尖端上。

为了测量流入的风的速度和方向，利用在图4中示出的测风装置7又可不仅测量和评估声波在两个垂直相叠布置的超声波换能器1-6,15,16之间而且相应地在下方的声换能器1-3,15中的其中一个与上方的声换能器4-6,16之间的行进时间。在此可由每个声换能器1-6,15,16撑开四个测量段，其中，这些测量段中的其中一个在垂直方向上伸延。对于本发明的实现而言在此在原则上无关紧要的是，各个声换能器1-6,15,16是依次发送或是同时发送和在超声波换能器1-6,15,16之下设置有固定的发射器和接收器或是要不然各个超声波换能器1-6,15,16相应交替地作为发射器和作为接收器起作用。

为了评估所获取的行进时间，在该实施例中同样设置有合适的评估单元，其由所获取的行进时间确定风矢量的分量。关于所获取的风矢量的信息的输出可经由监视器或者显示器或任一其它合适的显示单元实现。

参考符号列表

1 声换能器

2 声换能器

3 声换能器

4 声换能器

5 声换能器

6 声换能器

7 超声波测风装置

8 保持脚

9 下方中央支柱

10 中部中央支柱

11 下方容纳件

12 上方容纳件

13 悬臂杆

14 拱形的垂直支柱

15 声换能器

16 声换能器。

Claims (13)

1.一种用于确定声速和/或风速矢量的至少一个分量的超声波测风仪(7)，其带有至少一个至少有时作为发射器工作的具有用于发射声波的声发射面的声换能器(1,2,3,4,5,6,15,16)和至少一个至少有时作为接收器工作的具有用于至少部分接收所发射的声波的声探测面的声换能器(1,2,3,4,5,6,15,16)且带有评估单元，该评估单元在基于获取的行进时间的情形下确定所述声速和/或风速矢量的至少一个分量，声波在处在至少一个发射器的声发射面与至少一个接收器的声探测面之间的测量段上为了经过该测量段需要所述行进时间，

其特征在于，至少有时作为发射器和/或作为接收器工作的声换能器(1,2,3,4,5,6,15,16)以下述方式布置：提供至少一个相对于地表大致垂直的被用于确定垂直风分量的测量段和至少一个倾斜的非水平定向的用于确定风的水平分量的测量段，并且垂直于所述声发射面的表面定向的射束轴与相应所形成的测量段的轴线不再一致，其中三维的风矢量利用三个非共平面地布置的测量段来确定。

2.根据权利要求1所述的超声波测风仪，其特征在于，所述声发射面和/或所述声探测面具有膜片。

3.根据权利要求1或2所述的超声波测风仪，其特征在于，所述发射器和/或所述接收器至少有时可被加热。

4.根据权利要求1或2所述的超声波测风仪，其特征在于，在带有第一声发射面的第一发射器与带有第二声探测面的至少一个第二接收器之间形成相对于垂线倾斜的第二测量段，且所述评估单元在基于所述声波为了经过所述第二测量段所需要的获取的行进时间的情形下确定所述声速和/或所述风速矢量的至少一个分量。

5.根据权利要求1或2所述的超声波测风仪，其特征在于，所述评估单元如此地实施，即使得取决于风向从至少两个用于确定所述声速和/或所述风速矢量的至少一个分量的测量段的组中考虑一个测量段。

6.根据权利要求1或2所述的超声波测风仪，其特征在于，所述评估单元如此地实施，即使得确定所述风速矢量的至少一个垂直分量。

7.根据权利要求1或2所述的超声波测风仪，其特征在于，所述评估单元如此地实施，即使得确定所述风速矢量的至少一个分量的平均值。

8.根据权利要求1或2所述的超声波测风仪，其特征在于，所述评估单元如此地实施，即使得分别确定所述风速矢量的三个分量。

9.一种用于确定声速和/或风速矢量的至少一个分量的方法，在该方法中以至少一个至少有时作为发射器工作的带有声发射面的声换能器(1,2,3,4,5,6,15,16)发射声波且以至少一个至少有时作为接收器工作的带有声探测面的声换能器(1,2,3,4,5,6,15,16)接收所发射的声波，且在该方法中以评估单元在基于获取的行进时间的情形下确定所述声速和/或所述风速矢量的至少一个分量，声波在处在至少一个发射器的声发射面与至少一个接收器的声探测面之间的测量段上为了经过该测量段需要所述行进时间，

其特征在于，至少有时作为发射器和/或作为接收器工作的声换能器(1,2,3,4,5,6,15,16)以下述方式布置：在发射器的声发射面与接收器的声探测面之间的至少一个第一测量段近似垂直于地表布置，并且在发射器的声发射面与接收器的声探测面之间的至少一个第二测量段对此倾斜地布置，其中所述第一测量段用于确定垂直风分量并且所述第二测量段用于确定水平风分量，并且所述发射器以下述方式布置：垂直于所述声发射面的表面定向的射束轴与相应所形成的测量段的轴线不再一致，其中三维的风矢量利用三个非共平面地布置的测量段来确定。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，确定所述风速矢量的垂直分量。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，确定所述风速矢量的至少一个分量的平均值。

12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，取决于风向从至少两个测量段的组中选出至少一个测量段，以便于以所述至少一个选出的测量段作为确定所述声速和/或所述风速矢量的至少一个分量的基础。

13.一种根据权利要求1至8中任一项所述的超声波测风仪用于确定能量和/或空气混合的垂直的涡度协方差流的使用。

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