Was ist ein Schallanemometer?
Ein Schallanemometer ist ein Instrument, das die Windgeschwindigkeit unter Verwendung von Festkörper-Ultraschalltransduktion misst. Es sendet Ultraschallimpulse zwischen gegenüberliegenden Wandlern aus, um die Wirkung eines Windmediums auf die mechanische Energie akustischer Schwingungen zu messen. Durch die elektronische Überwachung der Pulslaufzeiten über einen Pfad in Paaren oder in mehreren Paaren erfasst ein Schallanemometer die Windstärke und -richtung und kann auf andere Messwerte wie Temperatur- und Atmosphärenänderungen schließen.
Messungen von Impulstransits können in ein-, zwei- oder dreidimensionalen Flüssen erfasst werden. Die Auflösung wird durch die Weglänge zwischen den Wandlern bestimmt, die typischerweise etwa 10 cm bis etwa 20 cm beträgt. Schall-Anemometer-Geräte ermöglichen auch turbulente Messungen mit einer feinen zeitlichen Auflösung von 20 Hertz (Hz) oder mehr.
Da die Schallgeschwindigkeit von der Temperatur beeinflusst werden kann, können diese Instrumente als Thermometer fungieren, obwohl bekannt ist, dass Regen die Schallgeschwindigkeit variiert. Aufgrund des Fehlens beweglicher Teile eignen sie sich für den Einsatz an Orten mit ungünstigen Wetterbedingungen wie Wetterstationen, Bojen und anderen Plätzen auf See und in der Luft- und Raumfahrt. Bei der Konstruktion können sie an Halterungen, Stangen oder anderen Stützstrukturen befestigt werden.
Messungen verschiedener Elemente zusammen ermöglichen die Funktion des Schallanemometers; Dazu gehört die Lückenlänge zwischen den Wandlerflächen an gegenüberliegenden Kompasspunkten. die Schallgeschwindigkeit; Gasströmungsgeschwindigkeiten; und die variable Zeit, die ein Ultraschallimpuls benötigt, um zu seinem gegenüberliegenden Wandler zu gelangen. Das Instrument vergleicht die Impulsgeschwindigkeiten, z. B. von Norden nach Süden und von Süden nach Norden. Impulse, die sich gegen den Wind bewegen, treffen später ein als Impulse, die sich gegen den Wind bewegen. Die beiden Maße werden verglichen und die Windgeschwindigkeit berechnet. Einige Instrumente ermöglichen auch eine Diagnose zur Überprüfung der Maschinenfunktion bei Witterungsbedingungen mit Windstille. Sie sind manchmal mit Hygrometern, Barometern und Datenloggern zur Analyse der Luftfeuchtigkeit und des Luftdrucks ausgestattet.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Schallanemometertechnologie ist die Robustheit ihrer physikalischen Eigenschaften. Für spezielle Platzierungsbedingungen gibt es verschiedene Ausführungen. Beispielsweise sind für Salzwasser hergestellte Instrumente so konstruiert, dass sie korrosionsbeständig sind. Dies ist ein deutlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Anemometern mit Flügelzellen. Eine Technologie, die in der Lage ist, von geringfügigen Abweichungen der Windverhältnisse bis hin zu Änderungen durch solare Erwärmung im großen Stil zu messen, kann in nahezu jeder Umgebung eingesetzt werden.
Andere sind extremen Temperaturen und hohen Windgeschwindigkeiten gewachsen. Eigenerwärmung schützt sie vor dem Einfrieren. Schallanemometer wurden auch entwickelt, um Platzierungen in explosionsgefährdeten Umgebungen wie Industriestandorten, Offshore-Bohrinseln, Arktisstationen und Seeschiffen zu widerstehen.
In Feldanwendungen dient die Schallanemometertechnologie neben der Überwachung von Wetterstationen auch anderen Zielen. Diese Instrumente sind unter anderem in den Bereichen Umweltschutz, Gebäudesicherheit und Landwirtschaft einsetzbar. Sie liefern ein kleines Analogon für Windkraftanlagen, indem sie die ganzjährige Windverfügbarkeit für die Windparkplanung bewerten. Darüber hinaus unterstützen sie die Flugmeteorologie, die Energieversorgung und den Katastrophenschutz. Diese Geräte eignen sich auch für eine Vielzahl von Anwendungen in den Bereichen Städtebau, Umwelt und Tiefbau, und überall dort, wo die Analyse der Windverhältnisse ein entscheidendes Element für die Entscheidungsfindung darstellt.