Wie misst ein Anemometer die Windgeschwindigkeit?

Ein Anemometer ist ein Gerät zur Messung der Windgeschwindigkeit. Es gibt verschiedene Arten von Anemometern, die gebräuchlichsten basieren jedoch auf dem Prinzip der Messung der Zeit, die ein rotierendes Element benötigt, um in einem bestimmten Zeitraum eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen auszuführen, die in direktem Zusammenhang mit der Windgeschwindigkeit steht. Hier ist ein allgemeiner Überblick über die Funktionsweise eines typischen Anemometers:

1.  Cup-Anemometer: Dies ist das ä lte ste und einfachste Design. Es besteht aus drei oder vier Bechern, die an einer zentralen Spindel befestigt sind. Wenn der Wind weht, drehen sich die Becher. Je schneller der Wind ist, desto schneller drehen sich die Becher. Die Geschwindigkeit der Becher wird dann mithilfe einer mathematischen Formel, die die Rotationsgeschwindigkeit mit der Windgeschwindigkeit in Beziehung setzt, in einen Windgeschwindigkeitswert umgewandelt.

2.  Propeller-Anemometer: Dieser Typ verwendet einen Propeller anstelle von Bechern.Die Drehzahl des Propellers ist proportional zur Windgeschwindigkeit. Das Anemometer kann einen Mechanismus zum Zählen der Anzahl der Umdrehungen innerhalb eines bestimmten Zeitraums umfassen oder einen Drehzahlmesser verwenden, um die Drehzahl des Propellers direkt zu messen.

3.  Flügelrad-Anemometer: Dieses Anemometer misst die Windgeschwindigkeit anhand der Auslenkung einer Schaufel, normalerweise einer flachen Platte oder einer komplexeren Konstruktion, im Wind. Die Ablenkung wird aufgezeichnet und ein Messgerät zeigt die dieser Ablenkung entsprechende Windgeschwindigkeit an.

4.  Hitzdraht-Anemometer: Dies ist ein Anemometer, das die Windgeschwindigkeit mithilfe eines dünnen Drahtes oder Streifens misst, der auf eine konstante Temperatur erhitzt wird. Wenn der Wind über den heißen Draht weht, kühlt er ihn ab. Die Temperaturänderung wird in eine Strömung umgewandelt, die proportional zur Windgeschwindigkeit ist.  Diese Art von Anemometer ist hochempfindlich und wird häufig in der wissenschaftlichen Forschung eingesetzt.

5.  Akustisches Anemometer: Dieses Anemometer misst die Windgeschwindigkeit mithilfe von Schallwellen. Es richtet einen Schallwellenstrahl quer zur Windrichtung und misst die durch den Wind verursachte Dopplerverschiebung der Schallwellenfrequenz. Je größer die Verschiebung, desto schneller ist die Windgeschwindigkeit.

6.  Laser-Anemometer: Dies ist ein hochpräzises Instrument, das Laserlicht verwendet, um die Doppler-Verschiebung von Licht zu messen, das von einem Partikel oder einem Gitter gestreut wird, das im Windweg platziert ist. Durch die Analyse der Frequenzverschiebung des Streulichts kann die Windgeschwindigkeit bestimmt werden.

In allen Fällen muss das Anemometer anhand einer bekannten Windgeschwindigkeit kalibriert werden, um genaue Messwerte zu gewährleisten. Der Kalibrierungsprozess stellt eine Beziehung zwischen der Reaktion des Instruments (z. B. Rotationsgeschwindigkeit, Ablenkung, Temperaturänderung) und der tatsächlichen Windgeschwindigkeit her. Diese Kalibrierung wird häufig in einem Windkanal unter Verwendung eines Kalibrierstandards mit bekannter Windgeschwindigkeit durchgeführt.