science >> Wetenschap >  >> Natuur

Apparaten die windsnelheid meten

Wind is zowel gunstig als schadelijk. De gevaarlijkste delen van stormen zijn de harde wind die bomen kan wegblazen, daken van huizen kan afnemen of boten op zee kan laten stranden. Aan de andere kant is wind een belangrijk onderdeel van veel duurzame energieprojecten en is het nodig om te zeilen of te vliegeren. Een verscheidenheid aan instrumenten - waaronder smartphone-apps - meet windsnelheden met geluid, licht en de mechanische kracht van de wind zelf.

Anemometer

Anemometers meten windsnelheid; sommige stellen ook windrichting in. De basisanemometer lijkt op een windmolen of windwijzer. Het bestaat uit een propeller met cups aan de uiteinden van de messen om de wind op te vangen. De snelheid waarmee de lucht de propeller laat draaien, bepaalt de windsnelheid. Anemometers met hete draad bepalen zeer kleine veranderingen in windsnelheid door te meten hoeveel stroom nodig is om een ​​door de wind geblazen draad te verwarmen tot een constante standaardtemperatuur.

Doppler-radar -

Wetenschappers ontwikkelden Doppler-radar in de jaren zestig om windsnelheid en -richting bij stormen te meten. Vóór deze ontwikkeling was het erg moeilijk om te weten wat er gebeurde in het interieur van een storm. Doppler-radar heeft een revolutie teweeggebracht in de studie van het weer door de snelheid en richting van een bewegend voorwerp zoals door de wind geblazen regen te meten. Het doet dit door veranderingen in radargolven te meten die van een voorwerp af bewegen of er tegen afstormen. Radar stuurt microgolven in de richting van een doelgebied en meet vervolgens hoe de golven zijn gewijzigd terwijl ze terugkeren naar het apparaat voor microgolfemissie.

LIDAR

Lichtdetectie en -bereik werkt zoals Doppler-radar, behalve laser balken worden gebruikt in plaats van een straal microgolven. Anders dan radar meet LIDAR windsnelheden dichter bij de grond en analyseert de effecten van wind op gebouwen en bomen, die zich op de grond bevinden. LIDAR meet de windsnelheid door de snelheid te analyseren die een deel van het laserlicht terugstuurt naar de emitter van natuurlijk voorkomende microscopische druppels vloeistof in de lucht. De snelheid waarmee het laserlicht naar de zender wordt teruggebracht, bepaalt de windsnelheid. Hoewel het veel toepassingen kent, is LIDAR vooral handig bij het kalibreren van windturbines voor projecten op het gebied van hernieuwbare energie.

SODAR

Sonic-detectie en -bereik gebruiken ook het Doppler-effect om de windsnelheid te bepalen. Net als LIDAR meet het windsnelheden dicht bij de grond en wordt het meestal gebruikt om windturbines te kalibreren.

SODAR bepaalt windenergie door te analyseren hoe wind geluidsgolven verandert. Het kan nauwkeuriger windomstandigheden onder 60 meter hoog bepalen omdat het een horizontale geluidsgolf op 60 meter hoogte gebruikt en twee bijna verticale golven vanaf het grondoppervlak de windsnelheid bepalen.