風言風語之——測風史話/風速傳感器

前文我們探討了古今對風的認知和基本概念，本文再聊聊古今測風技術的歷史演變！

我們知道，風不僅有強弱大小，也是有方向性的。從定性到定量測試，同樣經(jīng)歷了漫長的歷史演變過程，也是測風科學儀器發(fā)展典型的歷史寫照。

最早關于古人測風的記載同可追溯到商代。甲骨文中記載了一種簡單的“風向儀”，稱為“伣”qiàn，是在一根風竿上系上布帛或者長羽的較簡單的“示風器”。也有在風竿上系一個鈴鐺，設有專人實時監(jiān)看伣被吹動的方向，以此來報風向。

據(jù)相關考證，西漢時期出現(xiàn)了對“綄”huán這種風向器的記載。據(jù)《淮南子》敘目上記載：辟若綄（伣）之候風也，無須臾之間定矣。綄，候風者，楚人謂之五兩。綄是一種羽毛或飾帶，在伣的基礎上進行了重量的統(tǒng)一，將重量定為五兩，便于不同地方對風力和風向進行比較。因此，綄比伣在風的觀測上更加精密，是我國測風技術的一大進步。

秦漢時期，又出現(xiàn)了銅鳳凰，還是那只大鳥！這是一種比綄更先進的測風儀器。銅鳳凰主要安裝在漢武帝建章宮上，在魏晉時期的《三輔黃圖》卷二《建章宮》中有詳細記載：漢武帝太初元年作建章宮，建章周回（圍）三十里，東起別風闕，高二十五丈，乘高以遠望，又于宮門北起園闕，高二十五丈，上有銅鳳凰。

西漢末年，出現(xiàn)了另外一種測風儀器，叫做“相風鳥”。由于“鳳凰”在體型上相對龐大笨重，而鳥相對于鳳凰而言，除了更加輕便外，也同時具有與鳳凰一樣的神話色彩，因此相風鳥逐漸取代了銅鳳凰。

東漢時期，出現(xiàn)了“相風銅烏”。這是一種銅質的、形狀像烏鴉一樣的測風器，裝設在長安西北郊觀測天文氣象的“靈臺”上。《古今圖書集成》有記載：東漢張衡制相風銅烏，置之于長安宮南靈臺之上。

到了唐代，人們開始使用結構更加簡單、移動更加方便的測風器——羽占。它是由伣等發(fā)展而來的，在《乙巳占》中有關于羽占的記載：常住安居，宜用烏候；軍旅權設，宜用羽占。

古代國外那些測風“神器”

歐洲的“候風雞”與相風銅鳥類似，但其直到12世紀時才開始聳立在西洋屋頂之上，比中國至少晚一千年。其外形像公雞，可隨風自由轉動，人們通過觀測雞首的方向來判斷風的方向。它與現(xiàn)在的風向標原理相似，但是候風雞只能觀測到風的大致方向，而不能以度數(shù)來表示精確的方向。

西方屋頂上常見的風信雞

歐洲文藝復興和哥倫布發(fā)現(xiàn)美洲大陸，極大促進了海上貿易的發(fā)展，氣象相關需求愈發(fā)強烈，逐漸出現(xiàn)了方便海上航行的測風儀器。這時的測風儀器不僅能夠測量風向，還能測量風速。公元1450年，利昂·阿爾貝蒂發(fā)明了第一臺風速計。

公元1625 年，意大利帕杜亞大學醫(yī)學教授山脫利發(fā)明了一種壓板風速儀。十八世紀中葉，包格根據(jù)壓板風速儀的原理，將其改造成一種很輕的、可攜帶的風速儀，用來測定海上的風速。

工業(yè)革命的到來推動了新型氣象儀器的快速發(fā)展，大量氣象觀測站開始在世界各地建立。公元1846 年，英國天文學家、物理學家羅賓遜在休厄爾（Von Whewell）所創(chuàng)風速表的基礎上發(fā)明制造了轉杯式風速儀。

此后，各種更加精確的測風儀器被發(fā)明出來并廣泛應用于世界各地的氣象觀測站中，為推動氣象觀測的發(fā)展起到了重要作用。

到現(xiàn)在，先后出現(xiàn)了超聲波、多普勒、熱式測風儀器，逐步在多領域替代機械測試設備，占了主流。但經(jīng)濟實惠的機械式測風儀器當前依然在廣泛應用。關于現(xiàn)代測風儀器下文再詳細討論。

以上測風儀器的歷史演變，多少有點讓我們惋惜，從早期千年到一度被甩開數(shù)百年。當然落后的不光是測風儀器，在其它多個領域科學儀器都一樣的境遇。甚至只到近代100多年前，西方已完成第二次工業(yè)革命進入電氣化時代，而我們還處在長辮大褂老佛爺吉祥的混沌狀態(tài)。好在，我國的科學儀器在最近三十多年的加速追趕，不斷突破，成績斐然，在很多領域已經(jīng)打破壟斷，實現(xiàn)了國產(chǎn)替代。希望這樣的態(tài)勢能再持續(xù)下去，本土科學儀器發(fā)展未來可期！