風向傳感器是以風向箭頭的轉動探測，感受外界的風向信息，并將其傳遞給同軸碼盤，同時輸出對應風向相關數值的一種物理裝置。
通常風向傳感器主體都采用風向標的機械結構，當風吹向風向標的尾部的尾翼的時候，風向標的箭頭就會指風吹過來的方向。為了保持對于方向的敏感性，同時還采用不同的內部機構來給風速傳感器辨別方向。通常有以下三類。
1.電磁式風向傳感器：利用電磁原理設計，由于原理種類較多，所以結構有所不同，目前部分此類傳感器已經開始利用陀螺儀芯片或者電子羅盤作為基本元件，其測量精度得到了進一步的提高。
2.光電式風向傳感器：這種風向傳感器采用絕對式格雷碼盤作為基本元件，并且使用了特殊定制的編碼編碼，以光電信號轉換原理，可以準確的輸出相對應的風向信息。
3.電阻式風向傳感器：這種風向傳感器采用類似滑動變阻器的結構，將產生的電阻值的最大值與最小值分別標成360°與0°，當風向標產生轉動的時候，滑動變阻器的滑桿會隨著頂部的風向標一起轉動，而產生的不同的電壓變化就可以計算出風向的角度或者方向了。
風速傳感器大體上分為機械式(主要有螺旋槳式、風杯式)風速傳感器、熱風式風速傳感器、皮托管風速傳感器和基于聲學原理的超聲波風速傳感器。本文只介紹了機械式和熱風式風速傳感器。
風杯式風速傳感器，是一種十分常見的風速傳感器，最早由英國魯賓孫發明。感應部分是由三個或四個圓錐形或半球形的空杯組成。空心杯殼固定在互成120°的三叉星形支架上或互成90°的十字形支架上，杯的凹面順著一個方向排列，整個橫臂架則固定在一根垂直的旋轉軸上。
當風從左方吹來時，風杯1與風向平行，風對風杯1的壓力在最直于風杯軸方向上的分力近似為零。風杯2與3同風向成60度角相交，對風杯2而言，其凹面迎著風，承受的風壓最大;風杯3其凸面迎風，風的繞流作用使其所受風壓比風杯2小，由于風杯2與風杯3在垂直于風杯軸方向上的壓力差，而使風杯開始順時針方向旋轉，風速越大，起始的壓力差越大，產生的加速度越大，風杯轉動越快。
電扇由電動機帶動風扇葉片旋轉，在葉片前后產生一個壓力差，推動氣流流動。螺旋漿式風速計的工作原理恰好與此相反，對準氣流的葉片系統受到風壓的作用，產生一定的扭力矩使葉片系統旋轉。
通常螺旋槳式速傳感器通過一組三葉或四葉螺旋槳繞水平軸旋轉來測量風速，螺旋槳一般裝在一個風標的前部，使其旋轉平面始終正對風的來向，它的轉速正比于風速。
熱式風速傳感器以熱絲(鎢絲或鉑絲) 或是以熱膜(鉑或鉻制成薄膜) 為探頭，裸露在被測空氣，并將它接入惠斯頓電橋，通過惠斯頓電橋的電阻或電流的平衡關系，檢測出被測截面空氣的流速。熱膜式風速傳感器的熱膜外涂有極薄的石英膜絕緣層，以便和流體絕緣，并可防止污染，可在帶有顆粒的氣流中工作，其強度比金屬熱線絲高。
當空氣溫度穩定不變時，熱絲上的耗電功率等于熱絲在空氣中瞬時耗去的熱量。熱絲電阻隨溫度而變化，熱線的電阻和熱線溫度在通常溫度范圍(0～300 ℃) 之內，表現為線性關系。放熱系數與氣流速度有關，流速越大，對應的放熱系數也越大，即散熱快;流速小，則散熱慢。
熱式風速傳感器所測氣流速度是電流與電阻的函數。將電流(或電阻) 保持不變，所測氣流速度僅與電阻(或電流) 一一對應。
熱線式風速傳感器可測量脈動風速。恒流式風速傳感器熱慣性較大，恒溫式風速傳感器的熱慣性相對較小，具有較高的速度響應。熱線式風速傳感器的測量精度均不很高，使用時要注意溫度補償。
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