HIM-Elektronische und konventionelle Sensoren und Geräte zur Bestimmung des Windgeschwindigkeit nach dem Ultraschallverfahren

Eine neuere Entwicklung auf dem Gebiet der Ultraschall-Windmessung basiert auf akustischer Resonanz[4][5]. Während konventionelle Ultraschallanemometer auf der Messung der Laufzeit basieren, wird bei den Windsensoren mit akustischer Resonanz eine Ultraschallwelle in einem kleinen Hohlraum reflektiert.

 
Messprinzip der akustischen Resonanz (Ultraschall Anemometer)

In dem Hohlraum befinden sich mehrere schwingende Membranen, die akustische Ultraschallwellen erzeugen und empfangen. Durch die wiederholte Reflexion zwischen den Reflektoren wird eine quasi-stehende Welle senkrecht zur Windrichtung und eine Transversalwelle parallel zur Windrichtung erzeugt. Strömt Luft entlang der Achse zwischen den Reflektoren, beeinflusst das die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle und erzeugt eine Phasenverschiebung, die gemessen wird. Zum Ausgleich von Änderungen der Schallgeschwindigkeit, zum Beispiel durch Temperaturänderungen, wird die Ultraschallfrequenz kontinuierlich so angepasst, dass der Hohlraum in Resonanz betrieben wird. Dadurch wird die Messung der Luftgeschwindigkeit unabhängig von der variablen Schallgeschwindigkeit.

Aus aufeinander folgenden Messungen verschiedener Membranenpaare lassen sich die Vektorkomponenten der Luftströmung ermitteln und somit Windgeschwindigkeit und -richtung mathematisch berechnen.