怕凍家族：風向的測量

風向的測量

Sat Mar 24 16:48:31 GMT 2001

風向的測量儀器是風向標，其外型可以分為四部分：

（1）風尾：它是感受風力的部件，在風力的作用下產生旋轉力矩，使指向杆–
風尾軸線不斷調整它的取向，與風向保持一致。

（2）指向杆：它指向風的來向。

（3）平衡重錘：它裝置在指向杆上，使整個風向標對支點（旋轉主軸）保持重
力矩平衡。

（4）旋轉主軸：它是風向標的轉動中心，並通過它帶動一些傳感元件，把風向
標指示的度數傳送到室內的指示儀表上。

風尾外形的種類很多，有雙尾型、翼剖面型、菱型和單尾型等。旋槳式風向風速
計還把整個儀器的外形模擬成飛機機身的形狀，將風速儀與風向標結合為一個整
體。

在風向標的結構和造型上主要考慮兩點：

（1）在小風時能反應風向的變動，即有良好的起動性能。

（2）具有良好的動態特性，即能迅速準確地跟蹤外界的風向變化。

傳送和指示風向標所在方位的方法很多，有電觸點盤、環形電位器、自整角機和
光電碼盤幾種類型，其中最常用的是碼盤。

碼盤是將軸的轉角的度數變成一個二進制的數字信號。但是通用的二進制編碼方
法具有一定的缺點，因而改為一種格雷碼體制。下表（表二）舉出十進制與通用
二進制碼及格雷碼的轉換。格雷碼最大的優點是每進一位只有其中的一位數發生
0與1之間的變化，因而即使發生誤讀也只能產生一位碼的誤差。



表二：十進制與通用二進制碼以及格雷碼的轉換

十進制	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
二進制	0000	0001	0010	0011	0100	0101	0110	0111	1000	1001
格雷碼	0000	0001	0011	0010	0110	0111	0101	0100	1100	1101

從表二中可看出二進制碼C_n與格雷碼R_n之間的關係：

C_n = R_n，
C_n-1 = R_n⊕R_n-1，
C_n-2 = R_n⊕R_n-1⊕R_n-2，
…
C₁ = R_n⊕R_n-1⊕R_n-2⊕…⊕R₂⊕R₁，
C₀ = R_n⊕R_n-1⊕R_n-2⊕…⊕R₂⊕R₁⊕R₀

其中符號『⊕』表示不進位加，其運算規則如下：

0⊕0 = 0，0⊕1 = 1，1⊕0 = 1，1⊕1 = 0

例如，格雷碼R（1，1，0，0）轉換為二進制：

C（1，1⊕1，1⊕1⊕0，1⊕1⊕0⊕0）= C（1，0，0，0）

怕凍鬼
2001年3月24日（星期六）