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超声波探头可以测量出虚拟风速和风向。气象站具有4个超声波探头，可以通过上面的通风口看得到（参考右下图）。两个探头一组，一个探头发射一束超声波，通过底部的金属进行反射，然后到达另外一个探头上。
在无风的环境下，从每一个探头发出的超声波到达对面探头的时间都是一样的；当有风的情况下，风会影响超声波到达对面探头的时间，通过计算探头之间超声波传输时间差，可以计算出当时的风速和风向。
气象站内部具有一个微处理器，可以通过4个探头的测量数据来计算出合成风速和风向。在整个过程中，传感器同时测量空气温度，来对声速在不同温度下的变化进行补偿。
超声气象站使用4个超声波探头来测量风速和风向，没有任何移动部件，仪器更加耐用，数据更加可靠。内置的温度、湿度和气压传感器能预报天气变化。超声波气象站可以满足日益增长的对实时现场天气信息的需要。准确的数据可以帮助相关组织对影响安全和操作的气候条件作出重要决定。传统的气象仪器是由若干个传感器包括风杯组成，这很容易断裂和在低风速下数据精度不好。超声波气象站包含各种气象传感器，没有移动部件，是一个结构紧凑的仪器。
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