Wenn Sie an Wetter-Updates interessiert sind, & wollen wissen, was die Windgeschwindigkeit misst, dann ist das Verständnis der Windgeschwindigkeit wertvoll. Die Windgeschwindigkeit bestimmt, wie schnell ein Sturm eintreffen wird und wie er die Bildung von Hoch- und Tiefdruckgebieten beeinflusst. Die Messung der Windgeschwindigkeit ist ein wichtiger Faktor, vom Steuern eines Flugzeugs bis hin zur Durchführung einer sportlichen Aktivität im Freien.
Was misst die Windgeschwindigkeit?
Wind wird mit einem Instrument namens Anemometer gemessen. Die Einheit des Anemometers ist FPM oder Fuß pro Minute.
Ein Anemometer hat fünf Grundtypen. Das mechanische Anemometer, das Druckrohr-Anemometer, das thermische Anemometer, das Schallwellen-Anemometer und das Doppler-Laser-Licht-Anemometer. Jeder Typ hat seine eigenen Unterkategorien mit Vor- und Nachteilen, die jeden Typ ideal für die Messung der Windgeschwindigkeit in bestimmten Situationen machen. Wir haben Fotos von jedem Typ beigefügt, falls Sie sich fragen: „Wie sieht ein Anemometer aus?“
Typen von Anemometern:
1. Mechanisch
2. Druckrohr
3. Thermisch
4. Schallwelle
5. Doppler-Laserlicht
Mechanische Anemometer
Dieser Typ von Anemometern gehört zu den ältesten und beliebtesten. Wie funktioniert das Anemometer? Sie funktionieren, indem der Wind einfach auf sie drückt. Mechanische Anemometer gibt es in drei Typen.
Typen von mechanischen Anemometern:
- Plattenanemometer
- Tassenanemometer
- Propeller-/Flügelanemometer
Plattenanemometer
Die älteste Form der Windmesser, erfunden vom italienischen Architekten Leon Battista Alberti im Jahr 1450, verwendet eine Platte, die auf einem federnden Metallstreifen montiert ist und in den Wind zeigt. Wenn die Windgeschwindigkeit zunimmt, wird das Instrument zurückgebogen, wobei die Änderung seines Winkels der Windgeschwindigkeit entspricht.
Dieser Typ ist nicht sehr genau und reagiert nicht auf niedrige Windgeschwindigkeiten. Eine Variante davon besteht darin, einen Tischtennisball an einer Schnur zu befestigen und die Windgeschwindigkeit durch den Winkel der Schnur zu bestimmen, wenn der Wind den Ball schiebt.
Tassenanemometer
Das klassische Bild von vier Tassen, die sich um eine vertikale Stange drehen, wurde von dem Erfinder Dr. John Thomas Romney Robinson im Jahr 1845 verwirklicht. Ursprünglich sollte das Gerät die Windgeschwindigkeit messen, indem es die Anzahl der Becherumdrehungen über ein Zeitintervall zählte.
Diese Technik wurde durch den Einsatz von Elektronik zu Messzwecken verbessert. Elektrische Komponenten können entweder für eine größere Genauigkeit beim Zählen der Umdrehungen pro Zeiteinheit sorgen oder als kleiner Generator fungieren, der mit zunehmender Windgeschwindigkeit eine höhere Wattzahl erzeugt.
Propeller-/Flügelrad-Anemometer
Die Verwendung eines Ventilators ermöglicht die gleichzeitige Bestimmung der Windrichtung mit einem Flügelrad, da die Turbine in den Wind gerichtet sein muss. Ein handgehaltenes Windgeschwindigkeitsmessgerät, das einen Miniaturventilator verwendet, hat gegenüber seinem größeren Vetter den Vorteil, dass es selbst bei leichtem Wind immer in den Wind zeigt, da Sie derjenige sind, der die Richtung bestimmt. Da es nicht ständig im Freien steht, ist ein handgehaltenes Windgeschwindigkeitsmessgerät nicht durch Wintervereisung gefährdet. Bei Flügelrad-Anemometern kann der Benutzer zwischen den Maßeinheiten m/s, ft/min, km/h, MPH und Knoten wählen, um verschiedene Arten von Anwendungen zu ermöglichen.
Druckrohr-Anemometer
Eine weitere sehr alte Methode zur Messung der Windgeschwindigkeit ist die Verwendung eines Druckrohrs. Erstmals von James Lind im Jahr 1775 entwickelt, besteht die Grundidee darin, mit einem U-förmigen Rohr zu beginnen und ein Ende umzubiegen, um einen horizontalen Abschnitt zu schaffen, der in den Wind zeigt. Eine Flüssigkeit wird am unteren Ende des Rohrs platziert und der Wind, der in den horizontalen Teil bläst, drückt die Flüssigkeit entlang des vertikalen Abschnitts nach oben.
Moderne Versionen haben die Flüssigkeit durch eine flexible Membran ersetzt, die sich als Reaktion auf die Druckunterschiede bewegt, während ein Messgerät dies in Windgeschwindigkeit übersetzt. Da es keine mechanischen Teile gibt, kann dieses Instrument zur Messung der Windgeschwindigkeit lange Zeit ohne Wartung auskommen.
Thermische / Hitzdraht-Anemometer
Diese Messgeräte werden auch als Hitzdraht-Anemometer bezeichnet. Sie gehen von dem Grundprinzip aus, dass ein strömender Wind die Dinge abkühlt. Das Gerät enthält einen Thermostat, der einen beheizten Draht auf einer konstanten Temperatur hält. Wenn der Wind über den Draht weht, wird er abgekühlt und es wird mehr Strom verbraucht, um ihn wieder auf seine eingestellte Temperatur zu bringen. Der erhöhte Stromverbrauch ist das, was die Windgeschwindigkeit misst.
4. Schallwellen-Anemometer
Bei der Frage, welches Gerät die Windgeschwindigkeit misst, gibt es zwei Antworten in dieser Kategorie.
Typen von Schallwellenanemometern:
- Ultraschall-Anemometer
- Akustische Resonanz-Anemometer
Ultraschall-Anemometer
Da der Schall Gasmoleküle braucht, um sich auszubreiten, können deren Geschwindigkeit und Richtung die Geschwindigkeit der Schallwellen beeinflussen. Ultraschall-Anemometer nutzen dieses Phänomen, um die Windgeschwindigkeit zu berechnen. Diese Art von Anemometer vergleicht die Laufzeit zwischen einem Schallgenerator und einem Empfänger mit dem, was sie unter den gegebenen Umständen sein sollte.
Der große Nachteil bei dem Instrument, das hier die Windgeschwindigkeit misst, ist, dass Turbulenzen, die durch den Wind, der das Instrument selbst umströmt, entstehen, die Ergebnisse verfälschen können.
Akustische Resonanz-Anemometer
Während es auch Schallwellen verwendet, verfolgt diese Art von Windgeschwindigkeitsinstrument einen anderen Ansatz, indem es Änderungen in der Frequenz der Wellen misst, wenn sie mit vorbeiziehenden Luftmolekülen zusammenstoßen. Schnellere Winde führen dazu, dass sich die Schallwellen zu einer höheren Frequenz verdichten. Diese Anemometer sind kompakt und sehr robust. Auf der anderen Seite ist diese Art von Windgeschwindigkeitsmessgerät nicht so genau.
Doppler-Laser-Anemometer
Dieses System basiert auf der gleichen Idee wie das Ultraschall-Anemometer, nur dass hier Laserlicht die Windgeschwindigkeit misst. Der Laserstrahl wird in zwei Teile geteilt. Ein Teil dient als Referenz, während der andere auf den Wind gerichtet ist. Rauscht die Luft auf den Messstrahl zu, werden die von ihm reflektierten Lichtwellen in eine höhere Frequenz gepresst. Dies wird als Blauverschiebung bezeichnet. Laserlicht, das von Luftteilchen abprallt, die vom Detektor weggehen, erfährt eine Rotverschiebung zu einer niedrigeren Frequenz.
Die Empfangsstation vergleicht dieses reflektierte Licht mit dem Referenzstrahl, um die Geschwindigkeit der bewegten Luft zu berechnen. Dieses Instrument zur Messung der Windgeschwindigkeit ist extrem genau, aber auch sehr teuer. Es erfordert auch viel technisches Know-how, um es zu bedienen.
Sinnvolle Entscheidungen
Es gibt viele Möglichkeiten, die Windgeschwindigkeit zu bestimmen. Einige Methoden sind nicht besonders zuverlässig. Andere können ziemlich kostspielig sein und beinhalten unhandliche Apparate. Die Frage „Welches Werkzeug misst die Windgeschwindigkeit am besten?“ läuft unserer Meinung nach auf Schalenanemometer für persönliche Wetterstationen und tragbare Anemometer für Ihre mobileren Bedürfnisse hinaus, da sie erschwinglich, zuverlässig und langlebig sind.