超聲波經空氣傳播后，順風與逆風兩個方向上都存在傳播速度差。若將一對互相發射和接收的超聲波傳感器分別設置于同一平面的兩個垂直方向上，則測同一通道順逆風作用下超聲波傳輸時間差，可由合成計算求得此平面上二維風速與風向即為二維風速儀測試原理。類似地，將3對超聲波收發傳感器以某種方式排列到三維風場中，即可完成流場三維風速風向測量。

風洞吹風實驗過程中風速風向作為控制與測量的重要參數，常規實驗方法主要利用皮托管，方向場排架及壓力傳感器等測量流場動壓，并利用伯努利方程計算管內流量及流速。但是在極低風速條件下，該方法對于壓力傳感器的精度要求是現代工業水平所不能達到的，在此條件下實現風洞流場中風速與風向的準確測量已不再是可能。超聲波測速測向裝置就是采用超聲波發射和接收換能器并由發射和接收時間差計算來流速度，該測速裝置可以實現包括極低風速等多種風速測量，且體積較小，精度較高，是目前風速測試中的一個熱點。

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