在平靜的空氣中，聲波的傳播速度被在風方向上的空氣流動所改變。如果風向和聲波的傳播方向相同，就會提高聲波的傳播速度，反之則會減小聲波的速度。在一個固定的測量路徑中，在不同的風速和風向上疊加而成的聲波傳播速度會導致不同的聲波傳播時間。
三杯風速風向儀的原理是測量超聲波脈沖在兩個探頭之間傳播的時間來計算空氣移動的速度，也就是風速。
三杯風速風向儀在各種環境中的測量方法：
1、在管道內的測量
實踐證實該儀器的16mm的探頭用處較寬泛。其尺寸大小既保障了良好的通透性，又能經受更高達60m/s的流速。管道內氣流流速測量作為可行的測量辦法之一，直接測量規程(柵極測量法)實用空氣測量。
2、在抽氣排氣中的測量
通氣口會變管道內氣流相對平衡的散布形態：在自在通氣口外表面形成高速區，其他部位為低速區，并在柵格上形成旋渦。依據柵格的不同設計方式，在柵格前一定間隔處(約500px)，氣流截面較為穩固。在這種狀況下，通常采用大風速儀的口徑轉輪實行測量。由于較大的口徑可能對不均衡的流速實行均勻，并在較大范疇內計算其均勻值。
3、在抽氣孔采用容積流量漏斗實行測量
即便在抽氣處沒有柵格的預擾，空氣流動的道路也沒方向，并且其氣流截面極不平均。其起因是管道內的局部真空，以漏斗狀把空氣中抽出在氣室中，即便是在間隔抽氣很近的區域內，也沒有一個滿足測量條件的位置，可供實行測量操作。如采用帶有均勻值計算功能的柵極測量法實行測量，并借以確定容積流量法實行測量，并借以確定容積流量等，只要管道或漏斗測量法可以提供可反復測量結果。
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