Wie funktioniert ein Windgeschwindigkeitssensor?

Windgeschwindigkeitssensoren arbeiten je nach Typ und Technologie nach unterschiedlichen Prinzipien, die jeweils deutliche Vorteile hinsichtlich Genauigkeit, Haltbarkeit und Eignung für unterschiedliche Umgebungsbedingungen und Anwendungen bieten. Hier finden Sie eine detaillierte Erläuterung der Funktionsweise einiger gängiger Arten von Windgeschwindigkeitssensoren und ihrer jeweiligen Anwendungen:

1. Ultraschall-Windgeschwindigkeitssensor

Ultraschall-Windgeschwindigkeitssensoren verwenden ein Paar Ultraschallwandler zum Senden und Empfangen von Ultraschallimpulsen. Diese Wandler sind typischerweise orthogonal (senkrecht) angeordnet. Das Instrument misst die Zeit, die Ultraschallimpulse benötigen, um zwischen den Wandlerpaaren in verschiedene Richtungen zu wandern. Wenn Wind weht, beeinflusst er vorhersehbar die A usb reitungszeit dieser Impulse, basierend auf der Geschwindigkeit und Richtung des Windes. Durch die Analyse dieser Zeitunterschiede berechnet das Anemometer Windgeschwindigkeit und -richtung. Der Vorteil von Ultraschall-Windgeschwindigkeitssensoren besteht darin, dass sie keine beweglichen Teile haben, was die Zuverlässigkeit erhöht und den Wartungsaufwand reduziert.

Funktionsprinzip des Ultraschall-Windgeschwindigkeitssensors:

- Nutzt die Laufzeitmethode von Ultraschallwellen zur Windgeschwindigkeitsmessung.

- Sensorsondenbereich ausgestattet mit 2 Ultraschallsondenpaaren (typischerweise kreuzförmig angeordnet).

- Die Windgeschwindigkeit wird durch Messung der Übertragungszeitdifferenz zwischen zwei Punkten berechnet.

- Diese Methode vermeidet den Einfluss der Temperatur auf die Schallgeschwindigkeit.

Anwendungen des Ultraschall-Windgeschwindigkeitssensors:

- Meteorologische Beobachtungen: Bietet genaue Daten für meteorologische Beobachtungen, hilft bei der Auswahl von Windparkstandorten und optimiert die Effizienz der Energieerzeugung.

- Marineanwendungen: Misst die Windgeschwindigkeiten an der Meeresoberfläche und unterstützt die Meeresmeteorologie, Meerestechnik und meereswissenschaftliche Forschung.

- Flughäfen und Häfen: Bietet genaue Windrichtungs- und Geschwindigkeitsdaten für den Start und die Landung von Flugzeugen, die Schiffsnavigation usw.

2.Schalenanemometer (mechanischer Windgeschwindigkeitssensor)

Becheranemometer bestehen aus mehreren Bechern (typischerweise drei oder mehr), die auf horizontalen Armen montiert sind, die mit einer vertikalen Stange verbunden sind. Wenn Wind weht, drehen sich die Becher um eine vertikale Achse. Die Rotationsgeschwindigkeit ist proportional zur Windgeschwindigkeit. Diese Becher sind so kalibriert, dass die Rotationsgeschwindigkeit in ein Maß für die Windgeschwindigkeit umgewandelt werden kann. Moderne Schalenwindmesser verwenden häufig elektronische Sensoren, um die Drehungen zu zählen und sie in digitale Windgeschwindigkeitswerte umzuwandeln.

Funktionsprinzip des Becheranemometers:

- Der Luftstrom erzeugt eine Kraft, die die Drehung des Sensors antreibt.

- Die zentrale Welle treibt interne Sensorelemente an, um Impulssignale zu erzeugen.

- Innerhalb des Windgeschwindigkeitsmessbereichs steht die Windgeschwindigkeit in einem linearen Zusammenhang mit der Pulsfrequenz, sodass die Windgeschwindigkeit berechnet werden kann.

Anwendungen des Becheranemometers:

- Labor- und Industrieanwendungen: Wird für die Forschung und Steuerung von Gasdurchflussraten verwendet, beispielsweise zur Messung des Luftstroms für experimentelle Forschung.

- Landwirtschaftliche Produktion: Überwacht die landwirtschaftliche Umgebung und das Pflanzenwachstum und bietet meteorologische Unterstützung für die landwirtschaftliche Produktion.

3. Hitzdrahtanemometer (thermischer Windgeschwindigkeitssensor)

Das Prinzip eines Hitzdraht-Anemometers besteht darin, einen sehr feinen Draht, typischerweise aus Platin, Wolfram oder Konstantan, elektrisch auf eine konstante Temperatur über der Umgebungstemperatur zu erhitzen.Wenn Luft über den Draht strömt, kühlt sie den Draht ab, was zu einer Änderung des Widerstands des Drahtes führt. Die Kühlmenge steht in direktem Zusammenhang mit der Luftströmungsgeschwindigkeit. Durch die Messung der Widerstandsänderung kann das Instrument die Windgeschwindigkeit berechnen. Diese Art von Windgeschwindigkeitssensor ist hochempfindlich und kann sehr niedrige Luftgeschwindigkeiten genau messen.

Funktionsprinzip des Hitzdraht-Anemometers:

- Basierend auf der Beziehung zwischen der Wärmeableitungsrate des heißen Drahtes (oder heißen Films) im Luftstrom und der Windgeschwindigkeit.

- Der heiße Draht (oder heiße Film) wird auf eine bestimmte Temperatur erhitzt. Wenn Wind weht, ändert sich die Geschwindigkeit der Wärmeableitung und damit der Widerstandswert.

- Die Windgeschwindigkeit wird durch Messung der Widerstandsänderung berechnet.

Anwendungen von Hitzdraht-Anemometern:

- Meteorologische Forschung:Wird zur präzisen Messung und Analyse meteorologischer Daten verwendet.

- Spezifische Industrieumgebungen: Wird in Szenarien verwendet, die eine hochpräzise Windgeschwindigkeitsmessung erfordern.

4. Staurohr-Anemometer (Dynamischer Druck-Windgeschwindigkeitssensor)

Funktionsprinzip:

- Bestimmt die Windgeschwindigkeit durch Messung der Druckdifferenz zwischen einem zentralen Rohr (statisches Druckrohr) und einem seitlich öffnenden Rohr (dynamisches Druckrohr).

- Diese Druckdifferenz ist proportional zum Quadrat der Windgeschwindigkeit.

Anwendungen:

- Meteorologische Beobachtungen: Bietet Datenunterstützung für meteorologische Beobachtungen, besonders geeignet für die Messung weitreichender Windgeschwindigkeiten.

- Flugzeuge: Windgeschwindigkeitsmessung an Flugzeugen wie Flugzeugen und Hubschraübern zur Gewährleistung der Flugsicherheit.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass verschiedene Arten von Windgeschwindigkeitssensoren ihre eigenen Vorteile und Einschränkungen haben. Die Wahl des Sensors hängt von den spezifischen Anwendungsanforderungen und Umgebungsbedingungen ab.

Datenblatt zum Windgeschwindigkeitssensor (Cup Anemometer).

NBL-W-SS-Wind-Speed-Sensors-Instruction-Manual-V4.0.pdf

Datenblatt des Windrichtungssensors

NBL-W-DS-wind-direction-sensor-Manual.pdf

Datenblatt zum 5-in-1-Ultraschallsensor für Atmosphärendruck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Richtung

NBL-W-51MUWS-Ultrasonic-Integrated-Weather-Sensor-Instruction-Manual.pdf