近年来随着我国“一带一路”战略的推进,海洋成为了我国战略发展的重要组成部分,如何加强我国海洋监控能力成为了目前我国海洋研究的重点内容。海上风速、风向是海洋气象观测的重要组成部分。由于海洋环境伴随着高湿度、高盐份、高腐蚀性等特点,传统的机械式测风装置会显现出一定的局限性,主要体现在易磨损、精度低、迟滞性增强、维护成本高等方面。为避免传统测风仪的缺点,本文设计并研发了一款基于超声波的风速风向仪,利用超声波信号在风环境中传播速度的矢量叠加原理,选择时间差的方法测量出风速风向。本课题中硬件部分遵循模块设计原则,选择STM32F103处理器作为本设备的主控芯片,设计搭接了电源电路、超声波换能器驱动电路、信号放大电路、滤波比较电路、通讯电路、加热电路、陀螺仪校准电路等各类电路模块,捕捉不同环境下的超声波信号,采用时差法原理进行风速、风向的确定。软件开发环境为Keil uVision5,开发语言为C语言,融合了风速风向获取软件、加热控制软件、通讯软件、陀螺仪校准软件等在内的主要软件模块,完成对仪器整机的开发,实现海上风速风向的测量功能。考虑到海上环境的复杂性,舰船晃动和海水腐蚀会对风速风向仪造成一定的影响,对系统部件采取防护和抗干扰措施,提高设备寿命和数据准确度。最后对系统进行电路板外观测试、信号测试、以及风洞试验和EMC检测,通过各项测试可知、本款产品能适用于海上环境的风速风向数据的测量。