这些被称为风速计的风传感器用于监测风速和风向。研究人员表示，随着对自动驾驶飞机需求的增加，需要更好的风传感器，使这些飞行器更容易感知天气变化，并更安全地起飞和降落。

这项研究的合著者、俄亥俄州立大学机械和航空航天工程教授马塞洛·达皮诺(Marcelo Dapino)说，这种改进可以改善人们使用当地空域的方式，无论是通过无人机运送包裹，还是有朝一日让乘客乘坐无人驾驶飞机。

达皮诺说:“我们利用空域高效移动或运输物品的能力具有巨大的社会意义。”“但要操作这些飞行器，无论是有人驾驶还是无人驾驶，都必须实时获得精确的风力测量数据。”他说，除了帮助空中物体长距离飞行外，准确的风速测量对能源预测和优化风力涡轮机的性能也很重要。

他们的研究发表在杂志上材料前沿。

达皮诺说，传统的风速仪收集数据的方式各不相同，但它们都有局限性。由于风速计制造成本高，消耗大量能量，并且具有较高的空气动力学阻力，这意味着该仪器与飞机在空气中的运动相反，因此许多类型的风速计不适合小型飞机。但俄亥俄州立大学研究小组的风速计重量轻、能耗低、阻力小，而且比传统的风速计对压力的变化更敏感。

该研究的合著者、俄亥俄州立大学机械和航空航天工程高级研究员里昂·海兹(Leon heading)表示，该仪器是由智能材料制成的，这种材料具有可控制的特性，使它们能够感知环境并对其做出反应。该团队使用了一种叫做聚偏氟乙烯(PVDF)的电聚合物。PVDF广泛用于建筑涂料和锂离子电池，它可以是压电的，这意味着当施加压力时它会产生电能。这种能量可以用来为设备供电。测量的电压或一块柔性PVDF薄膜的电容变化可以与风速相关联。

PVDF传感器被整合到一个翼型，类似于飞机的机翼，这减少了空气动力阻力。因为翼型可以像风向标一样自由旋转，所以可以用来测量风的方向。

但为了测试他们的设备一旦进入地球大气层会如何，研究人员设计了一个双管齐下的实验。首先，在密封室中对压力传感器进行测试，以确定其灵敏度。然后，传感器被整合到一个机翼，并在风洞测试。结果表明，该传感器能很好地测量压力和风速。一个小的数字磁力计指南针集成到翼型提供精确的风向数据，通过测量翼型相对于地球磁场的绝对方向。

但是，要将风传感器的概念从受控的研究环境转移到商业应用，还需要做更多的研究。随着他的团队继续使用PVDF和其他先进材料来改进传感器技术，达皮诺希望他们的工作最终能带来可以在飞机之外使用的技术，比如风力涡轮机，为公众提供清洁、高效和现成的能源。

达皮诺说:“这些都是非常先进的材料，它们可以用于许多应用。”“我们希望在这些应用的基础上，将紧凑型风能发电带入家庭。”

该项目是智能汽车概念中心的一部分，该中心是俄亥俄州国家科学基金会工业大学合作研究中心。日本丰田汽车公司的Eiji Itakura和北美丰田研究所的Umesh Gandhi领导了支持这项研究的团队。该研究的另一位合著者是阿伦·k·拉马纳坦(Arun K. Ramanathan)，他是俄亥俄州立大学机械工程专业的应届毕业生。