w/WVD Windsensor

Der Sensor nutzt die auf akustischer Resonanz basierende, patentierte Acu-Res^®-Technologie zur Messung der Geschwindigkeit und -richtung von Wind.

In seiner Grundform besteht das Gerät aus zwei kleinen, horizontalen Platten, die als oberer und unterer Reflektor bezeichnet werden. In der horizontalen Ebene kann der Wind ungehindert zwischen den Platten strömen. Mithilfe von drei in Form eines Dreiecks im oberen Reflektor angeordneten, schwin­genden Membranen, werden Ultraschallschwingungen erzeugt und empfangen.

Durch elektrische Anregung wird Ultraschall von der Membranoberfläche abgegeben, der sich nach außen ausbreitet, bis er auf den unteren Reflektor trifft, wo er dann nahezu vollständig reflektiert wird. Die dabei entstehende Wellenfront breitet sich nach oben aus und trifft auf den oberen Reflektor, wo sie erneut reflektiert wird. Der Ultraschall wird so lange zwischen den beiden Reflektoren hin und her reflektiert, bis er durch den Energieverlust in der umgebenden Luft und infolge der unvollkommenen Reflexionen ausreichend gedämpft ist. Die Einzelschwingungen kombinieren sich in einem engen Frequenzband in der Phase und führen so zu einer dramatischen Erhöhung der Signalstärke. Die tatsächliche Wellenausbreitung ist komplex, aber man kann sie sich als quasi-stehende vertikale Welle vorstellen, die sich in der horizontalen Ebene wie eine zweidimensionale radiale Wanderwelle verhält.

Die Nettophase zwischen beliebigen Membranenpaaren gibt die Luftströmung entlang der Paarachse an. Aus den Messungen aller drei Membranpaare lassen sich die Vektorkomponenten der Luftströmung entlang aller drei Seiten des durch die Membranen gebildeten Dreiecks ermitteln. Diese Vektoren werden dann kombiniert, um die Gesamtgeschwindigkeit und ‑richtung zu bestimmen.

Die Schallgeschwindigkeit in der Luft variiert in Abhängigkeit von Temperatur, Feuchtigkeit und in geringerem Ausmaß vom Druck. Acu-Res^® kompensiert diese Faktoren automatisch. Zusätzliche Sensoren sind nicht notwendig. Im Betrieb wird die Frequenz automatisch angepasst, um das Ansprechverhalten zu optimieren und die Resonanz aufrecht zu erhalten. So können Messungen unabhängig von der Schallgeschwindigkeit erfolgen.