Om de windsnelheid te
meten zijn er diverse instrumenten ontworpen en
deze worden anemometer genoemd. Er zijn
verschillende typen anemometers, waarbij van
verschillende meetprincipes gebruik wordt
gemaakt. Sommige anemometers meten de
windsnelheid niet rechtstreeks, maar via
metingen van warmte, druk of geluid: resp. de
hitte-draadanemometer, de perslucht-anemometer
en de sonische anemometer. Andere anemometers
maken gebruik van de druk die de wind op een
voorwerp of een oppervlak uitoefent, zoals de
drukbalanemometer, de drukbuisanemometer en de
drukplaatanemometer. Weer andere meten de
omwentelingssnelheid (rotatiesnelheid) van een
propeller of een set cups (de
rotatieanemometer).
Drukplaatanemometer
Dit type anemometer is zeer oud. Dit principe
werd al gebruikt in 1450 door de Italiaan Leon
Battista Alberti. Leonardo da Vinci (1452-1519)
experimenteerde korte tijd later met de
drukplaat. Het principe gaat als volgt, de
winddruk brengt een verticaal, scharnierend
opgehangen plaat uit de neutrale stand. Door de
winddruk komt de plaat onder een bepaalde hoek
te hangen en is de maat voor de windsnelheid. De
wildse vaan is een voorbeeld van een
drukplaatanemometer.
Wildse vaan
Oude drukplaatanemometer, genoemd naar de
ontwerper Wild. Hierbij is een plaat, met
afmetingen van 150 x 300 mm en een gewicht van
200 gram, opgehangen aan een horizontale as, die
dwars op een windvaan is geplaatst. Op die
manier wordt de plaat altijd loodrecht op de
windrichting gehouden. Langs de plaat is een
boog geplaatst met pennen, die genummerd zijn
van 1 t/m 8.
De uitslag van de plaat, de hoek dus die deze
onder invloed van de wind maakt, is maat voor de
windsnelheid. In 1860 werd de wildse vaan
officieel aanbevolen voor gebruik in de
meteorologie. Zelfs tot in de jaren 1950 was
deze anemometer nog leverbaar door de Duitse
firma Fuess. Hieronder volgt een vergelijking
met de schaal van Beaufort:
Pen nummer
Hoek in graden
Windsnelheid
Beaufort
1
0
0
0
2
4
2
2
3
15,5
4
3
4
31
6
4
5
45,5
8
5
6
58
10
6
7
72
14
7
8
80,5
20
9
Drukbuis anemometer
Dit type anemometer werd al in 1890
geconstrueerd door de Engelsman Dines. Deze
anemometer wordt gebruik gemaakt van de
winddruk. Een buis wordt met behulp van een
windvaan met de opening tegen de wind in
gehouden. In de buis zal een overdruk ontstaan,
doordat de binnenkomende lucht de buis niet
onbelemmerd kan verlaten.
De Dines anemometer registreerde de gemiddelde
windsnelheid over een bepaalde periode, en de
sterkte en de frequentie van de windvlagen. Deze
meter gaf een een goed beeld van de interne
structuur van de wind. Dit had tot resultaat dat
de windsnelheden die in vele officiële de 19de
eeuw uitgegeven publicaties vaak fout bleken te
zijn.
Drukbuis anometer
Robinson anemometer
De cup-anemometer
Het eenvoudigste type van een anemometer is de
cup-anemometer, die (1846) door Dr. John Thomas
Romney Robinson van het waarnemingscentrum van
Armagh wordt uitgevonden. Het bestond uit vier
halfronde cuppen die met stangetjes aan een
draaibare as zijn bevestigd. De halve bollen
zijn van binnen hol. De wind oefent op de holle
zijde meer kracht uit dan op de bolle zijde,
waardoor het molentje door de wind in beweging
komt.
Toen Robinson eerst zijn anemometer ontwierp,
verklaarde hij dat het niet uit maakte hoe groot
de cuppen zijn en hoe lang de horizontale as is,
omdat de lineaire snelheid van de cuppen altijd
met één derde van de snelheid van de wind
bewoog.
Dit werd bevestigd door sommige vroege
onafhankelijke experimenten. Men ontdekte later
dat het daadwerkelijke verband tussen de
snelheid van de wind en dat van de cuppen, wat
de anemometerfactor wordt genoemd, dat deze
afhankelijk is van de afmetingen van de cuppen
en de lengte van de horizontale as, en een
verhouding mag hebben tussen de 2 en 3. Dit had
tot resultaat dat de windsnelheden die in vele
officiële de 19de eeuw uitgegeven publicaties
vaak fout bleken te zijn.
De drie cupanemometer is door Canadese John
Patterson in 1926 ontworpen en verdere verbetert
in 1935 door Brevoort & Joiner uit Amerika. Dit
leidde tot een ontwerp die lineair is met een
foutmarge van 3% en snelheden tot 96 kon meten.
Patterson ontdekte dat elke cup een maximale
torsie veroorzaakte toen deze op 45 graden van
de windstroom werd geplaatst. De drie
cupanemometer had ook een constantere torsie en
reageerde sneller op windvlagen dan de vier
cupanemometer.
De
windmolenanemometer
Een andere vorm van mechanische anemometer is
het winmolen type. Een propeller en een staart
die op de zelfde as zijn gemonteerd kunnen we
uit hetzelfde instrument de windsnelheid en
richting metingen.Deze meter wordt gebruikt in
gevallen waarbij de richting en de luchtstroom
het zelfde is, zoals in de het ventileren
schachten van mijnen en gebouwen bijvoorbeeld,
de windvaan, die als luchtmeters worden gebruikt
en het beste meetresultaat geven.
Hittedraadanemometer
Een anemometer, waarbij de warmte-overdracht
wordt gemeten van een elektrisch verwarmde
metaaldraad aan de omringende lucht. Bij hoge
windsnelheden wordt meer warmte aan de
langsstromende lucht afgestaan dan bij lagere
windsnelheden. Ook hierbij is het gemeten
warmteverlies een maat voor de windsnelheid.
Hittefilmanemometer
Het principe van deze anemometer is hetzelfde
als de hittedraadanemometer. Er wordt echter bij
de hittefilmanemometer gebruik gemaakt van een
metalen strip in plaats van een draad.
Sonische anemometer
De eerste sonische anemometers zijn in de jaren
'70 ontwikkeld, ze maken gebruik ultrasone
geluids golven om windsnelheid en richting te
meten. Hierbij wordt het tijdsverloop tussen het
verzenden en ontvangen van een geluidspuls over
een bepaalde afstand wordt gemeten. Zij kunnen
windsnelheid in alle richtingen meten. De
resolutie wordt gegeven door de afstand tussen
tranducers, die typisch 10 tot 20 cm is.
Hittedraad anemometer
De sonische anemometers
kunnen metingen met zeer fijne tijdelijke
resolutie nemen, 20 Herz of beter, die hen goed
voor turbulentiemetingen geschikt maken. Het
gebrek aan bewegende delen maakt hen een beroep
doend op geautomatiseerde weerstations
Eolische anemometer
Een windsnelheidsmeter die gebruik maakt van het
principe van de eolische geluiden. Eolische
tonen, die ontstaan doordat de lucht langs een
obstakel strijkt, zijn een functie van de
windsnelheid. De eolische anemometer wordt in de
moderne meteorologie niet meer gebruikt.
