風(fēng)速風(fēng)向儀其基本原理是將一根細(xì)的金屬絲放在流體中，通電流加熱金屬絲，使其溫度高于流體的溫度，因此將金屬絲風(fēng)速計(jì)稱(chēng)為“專(zhuān)線(xiàn)”。當(dāng)流體沿垂直方向流過(guò)金屬絲時(shí)，將帶走金屬絲的一部分熱量，使金屬絲溫度下降。根據(jù)強(qiáng)迫對(duì)流熱交換理論，可導(dǎo)出專(zhuān)線(xiàn)散失的熱量Q與流體的速度v之間存在關(guān)系式。標(biāo)準(zhǔn)的專(zhuān)線(xiàn)探頭由兩根支架張緊一根短而細(xì)的金屬絲組成。金屬絲通常用鉑、銠、鎢等熔點(diǎn)高、延展性好的金屬制成。常用的絲直徑為5μm，長(zhǎng)為2mm；探頭直徑僅1μm，長(zhǎng)為0.2mm。根據(jù)不同的用途，專(zhuān)線(xiàn)探頭還做成雙絲、三絲、斜絲及V形、X形等。為了增加強(qiáng)度，有時(shí)用金屬膜代替金屬絲，通常在一熱絕緣的基體上噴鍍一層薄金屬膜，稱(chēng)為熱膜探頭。專(zhuān)線(xiàn)探頭在使用前必須進(jìn)行校準(zhǔn)。靜態(tài)校準(zhǔn)是在專(zhuān)門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)洞里進(jìn)行的，測(cè)量流速與輸出電壓之間的關(guān)系并畫(huà)成標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)；動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)是在已知的脈動(dòng)流場(chǎng)中進(jìn)行的，或在
風(fēng)速風(fēng)向儀加熱電路中加上一脈動(dòng)電信號(hào)，校驗(yàn)專(zhuān)線(xiàn)風(fēng)速儀的頻率響應(yīng)，若頻率響應(yīng)不佳可用相應(yīng)的補(bǔ)償線(xiàn)路加以改善。
現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速風(fēng)向儀測(cè)量按原理分主要有壓差式，葉輪式，熱球式三種
壓差式是流體力學(xué)中測(cè)量流速的經(jīng)典方法，主要依靠皮托管和壓差計(jì)測(cè)量出動(dòng)壓，再根據(jù)伯努力方程算出流速。此方法優(yōu)點(diǎn)是檢出限低，靈敏度高，但對(duì)流場(chǎng)均勻性要求較高，在環(huán)境中測(cè)量時(shí)容易因?yàn)榱鲌?chǎng)不均勻而測(cè)不準(zhǔn)，因此壓差法主要用在風(fēng)管中測(cè)量風(fēng)速。
熱球式主要原理是探頭設(shè)定了一個(gè)恒定的溫度，空氣流過(guò)探頭后會(huì)帶走熱量，這時(shí)探頭會(huì)被加熱至設(shè)定溫度，此過(guò)程中會(huì)有電信號(hào)被儀器收集，并依此換算出風(fēng)速。此方法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，量程較大，適應(yīng)環(huán)境測(cè)量，缺點(diǎn)是探頭中連接熱球的鉑絲比較脆弱，在使用中若不小心容易造成探頭損壞，無(wú)法修復(fù)。目前國(guó)內(nèi)的熱球式風(fēng)速儀還是老式的風(fēng)速儀，建研院空調(diào)所已經(jīng)有了更先進(jìn)的替代技術(shù)，將熱球換為陶瓷熱柱，強(qiáng)度比熱球好很多。
葉輪式主要靠風(fēng)吹動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生電磁信號(hào)來(lái)測(cè)量，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是儀器比較耐用，常用于長(zhǎng)期測(cè)量，氣象觀測(cè)中所用的三杯式風(fēng)速風(fēng)向儀也是相同的原理，缺點(diǎn)是靈敏度稍差。
