Co to jest anemometr dźwiękowy?

Anemometr ultradźwiękowy to przyrząd, który mierzy prędkość wiatru za pomocą półprzewodnikowej transdukcji ultradźwiękowej. Jest przeznaczony do emitowania impulsów ultradźwiękowych między przeciwnymi przetwornikami w celu zmierzenia wpływu ośrodka wiatru na energię mechaniczną drgań akustycznych. Dzięki elektronicznemu monitorowaniu czasów przejścia impulsu na ścieżce parami lub wieloma parami anemometr dźwiękowy wykrywa siłę i kierunek wiatru i może wywnioskować inne odczyty, takie jak temperatura i zmiany atmosferyczne.

Pomiary przejść impulsowych można wykryć w przepływach jedno-, dwu- lub trójwymiarowych. Rozdzielczość zależy od długości ścieżki między przetwornikami, która zwykle wynosi około 4 cali (około 10 cm) do 8 cali (około 20 cm). Anemometry Sonic obsługują nawet turbulentne pomiary z dokładną rozdzielczością czasową wynoszącą 20 herców (Hz) lub więcej.

Ponieważ temperatura może wpływać na prędkość dźwięku, przyrządy te mogą działać jako termometry, chociaż wiadomo, że deszcz zmienia prędkość dźwięku. Brak ruchomych części sprawia, że ​​nadają się do stosowania w niesprzyjających warunkach pogodowych, takich jak stacje pogodowe, boje, a także w innych miejscach morskich i lotniczych. W projekcie mogą być przymocowane do wsporników, słupów lub innych konstrukcji wsporczych.

Pomiary różnych elementów łącznie pozwalają na działanie anemometru dźwiękowego; obejmują one długość przerwy między powierzchniami przetwornika umieszczonymi w przeciwnych punktach kompasu; prędkość dźwięku; prędkości przepływu gazu; oraz zmienny czas potrzebny, aby impuls ultradźwiękowy przemieścił się do swojego przeciwnego przetwornika. Przyrząd porównuje prędkości impulsów, na przykład, podróżując odpowiednio z północy na południe i z południa na północ. Pulsy poruszające się pod wiatr przybywają później niż te, które podróżują z wiatrem; te dwie miary są porównywane i obliczana jest prędkość wiatru. Niektóre przyrządy pozwalają również na diagnostykę w celu sprawdzenia działania maszyny w warunkach pogodowych przy zerowej prędkości wiatru. Czasami są one wyposażone w higrometry, barometry i rejestratory danych do analizy wilgotności i ciśnienia barometrycznego.

Kolejnym kluczowym aspektem technologii anemometrów dźwiękowych jest solidność jej właściwości fizycznych. Istnieją różne projekty dla specjalnych warunków umieszczania. Na przykład instrumenty wykonane z słonej wody są zaprojektowane tak, aby były odporne na korozję, co stanowi wyraźną przewagę nad tradycyjnymi anemometrami z łopatkami. Technologia zdolna do pomiaru od niewielkich zmian warunków wietrznych po zmiany wywołane ogrzewaniem słonecznym na wielką skalę ma zastosowanie w prawie każdym środowisku.

Inne zostały stworzone, aby przetrwać ekstremalne temperatury i wysokie prędkości wiatru. Funkcje samonagrzewania chronią je przed zamarzaniem. Anemometry Sonic są również opracowywane, aby wytrzymać umieszczanie w niebezpiecznych, zaludnionych środowiskach, takich jak tereny przemysłowe, platformy wiertnicze, stacje arktyczne i statki oceaniczne.

W zastosowaniach terenowych technologia anemometru dźwiękowego służy innym celom niż monitorowanie stacji pogodowej. Instrumenty te działają w zakresie kontroli zanieczyszczeń, bezpieczeństwa budynków, rolnictwa i wielu innych kontekstów. Stanowią one małoskalowy analog dla turbin wiatrowych poprzez ocenę rocznej dostępności wiatru do planowania farm wiatrowych. Ponadto pomagają w meteorologii lotniczej, energii i kontroli katastrof. Urządzenia te służą również do wielu zastosowań w kontekście miejskim, środowiskowym i inżynierii lądowej, a wszędzie tam, gdzie analiza warunków wiatrowych stanowi istotny element w podejmowaniu decyzji.