风言风语之二——测风史话/风速传感器

风言风语之二——测风史话/风速传感器

前文我们探讨了古今对风的认知和基本概念，本文再聊聊古今测风技术的历史演变！

我们知道，风不仅有强弱大小，也是有方向性的。从定性到定量测试，同样经历了漫长的历史演变过程，也是测风科学仪器发展典型的历史写照。

最早关于古人测风的记载同可追溯到商代。甲骨文中记载了一种简单的“风向仪"，称为“伣"qiàn，是在一根风竿上系上布帛或者长羽的较简单的“示风器"。也有在风竿上系一个铃铛，设有专人实时监看伣被吹动的方向，以此来报风向。

据相关考证，西汉时期出现了对“綄"huán这种风向器的记载。据《淮南子》叙目上记载：辟若綄（伣）之候风也，无须臾之间定矣。綄，候风者，楚人谓之五两。綄是一种羽毛或饰带，在伣的基础上进行了重量的统一，将重量定为五两，便于不同地方对风力和风向进行比较。因此，綄比伣在风的观测上更加精密，是我国测风技术的一大进步。

秦汉时期，又出现了铜凤凰，还是那只大鸟！这是一种比綄更先进的测风仪器。铜凤凰主要安装在汉武帝建章宫上，在魏晋时期的《三辅黄图》卷二《建章宫》中有详细记载：汉武帝太初元年作建章宫，建章周回（围）三十里，东起别风阙，高二十五丈，乘高以远望，又于宫门北起园阙，高二十五丈，上有铜凤凰。

西汉末年，出现了另外一种测风仪器，叫做“相风鸟"。由于“凤凰"在体型上相对庞大笨重，而鸟相对于凤凰而言，除了更加轻便外，也同时具有与凤凰一样的神话色彩，因此相风鸟逐渐取代了铜凤凰。

东汉时期，出现了“相风铜乌"。这是一种铜质的、形状像乌鸦一样的测风器，装设在长安西北郊观测天文气象的“灵台"上。《古今图书集成》有记载：东汉张衡制相风铜乌，置之于长安宫南灵台之上。

到了唐代，人们开始使用结构更加简单、移动更加方便的测风器——羽占。它是由伣等发展而来的，在《乙巳占》中有关于羽占的记载：常住安居，宜用乌候；军旅权设，宜用羽占。

古代国外那些测风“神器"

欧洲的“候风鸡"与相风铜鸟类似，但其直到12世纪时才开始耸立在西洋屋顶之上，比中国至少晚一千年。其外形像公鸡，可随风自由转动，人们通过观测鸡首的方向来判断风的方向。它与现在的风向标原理相似，但是候风鸡只能观测到风的大致方向，而不能以度数来表示精确的方向。

西方屋顶上常见的风信鸡

欧洲文艺复兴和哥伦布发现美洲大陆，极大促进了海上贸易的发展，气象相关需求愈发强烈，逐渐出现了方便海上航行的测风仪器。这时的测风仪器不仅能够测量风向，还能测量风速。公元1450年，利昂·阿尔贝蒂发明了第一台风速计。

公元1625 年，意大利帕杜亚大学医学教授山脱利发明了一种压板风速仪。十八世纪中叶，包格根据压板风速仪的原理，将其改造成一种很轻的、可携带的风速仪，用来测定海上的风速。

工业革命的到来推动了新型气象仪器的快速发展，大量气象观测站开始在世界各地建立。公元1846 年，英国天文学家、物理学家罗宾逊在休厄尔（Von Whewell）所创风速表的基础上发明制造了转杯式风速仪。

此后，各种更加精确的测风仪器被发明出来并广泛应用于世界各地的气象观测站中，为推动气象观测的发展起到了重要作用。

到现在，先后出现了超声波、多普勒、热式测风仪器，逐步在多领域替代机械测试设备，占了主流。但经济实惠的机械式测风仪器当前依然在广泛应用。关于现代测风仪器下文再详细讨论。

以上测风仪器的历史演变，多少有点让我们惋惜，从早期千年到一度被甩开数百年。当然落后的不光是测风仪器，在其它多个领域科学仪器都一样的境遇。甚至只到近代100多年前，西方已完成第二次工业革命进入电气化时代，而我们还处在长辫大褂老佛爷吉祥的混沌状态。好在，我国的科学仪器在最近三十多年的加速追赶，不断突破，成绩斐然，在很多领域已经打破垄断，实现了国产替代。希望这样的态势能再持续下去，本土科学仪器发展未来可期！