Anémomètres

Anémomètres à ailettes
Des formes d'anémomètres de la vitesse mécanique de rotation peuvent être décrites comme appartenant à la catégorie des appareils à hélice ou à ailettes. Avec ce style d'anémomètre, l'axe de rotation doit être parallèle à la direction du vent et donc généralement horizontal. Dans des espaces ouverts, la direction du vent varie et l'axe doit donc suivre ses changements. Quand la direction du mouvement de l'air est toujours la même, comme dans les axes de ventilation des mines et des bâtiments par exemple, les ailettes, connues sous le nom de compteurs d'air, sont utilisées et donnent des résultats plus satisfaisants. Les anémomètres à ailettes sont disponibles avec des fonctions supplémentaires comme les mesures de température, d'humidité et du point de rosée, la conversion volumétrique et la capacité d'enregistrement de données.

Anémomètres thermiques
Les anémomètres thermiques utilisent un fil très fin (de l'ordre de plusieurs micromètres) ou un élément chauffé à une température au-dessus de la température ambiante. Le passage du flux d'air exerce un effet rafraîchissant. Comme la résistance électrique de la plupart des métaux dépend de la température du métal (le tungstène est un choix répandu pour les fils chauds), un rapport existe donc entre la résistance du fil et la vitesse du flux.

Plusieurs façons de le mettre en œuvre existent et les appareils à fils chauds peuvent être également classés comme ACC (anémomètre à courant constant), AVC (anémomètre à voltage constant) et ATC (anémomètre à température constante). Le rendement en volts de ces anémomètres résulte donc d'une sorte de circuit au sein de l'appareil essayant de maintenir la variable spécifique constante (le courant, le voltage ou la température). En outre, les anémomètres MLP (à modulation de largeur d'impulsion) sont également utilisés, lorsque la vitesse est déduite de la durée d'une impulsion de répétition du courant qui apporte le fil jusqu'à une résistance spécifiée, puis s'arrête jusqu'à ce qu'un seuil « plancher » soit atteint, moment où l'impulsion est à nouveau envoyée.

Les anémomètres à fil chaud, bien qu'extrêmement délicats, sont dotés d'une réaction extrême à haute fréquence et d'une résolution spatiale fine par rapport à d'autres méthodes de mesure, et en tant que tels sont presque universellement employés pour l'étude détaillée des turbulences ou de tout flux dans lequel des fluctuations rapides sont dignes d'intérêt. Les anémomètres thermiques sont disponibles avec des fonctions supplémentaires comme la mesure de la température et la capacité d'enregistrement des données.

Anémomètres thermiques dotés du profilage vitesse/température
Les systèmes de profilage des anémomètres thermiques sont dotés du plus petit capteur disponible. Les capteurs mesurent à la fois la vitesse et la température. Le système multipoint d'enregistrement des données permet à l'utilisateur de profiler les caractéristiques du flux dans l'application et d'analyser les données sous forme graphique. Ces derniers sont fréquemment utilisés dans les souffleries pour l'analyse des tableaux de bord des circuits et des dissipateurs thermiques.

Anémomètres à coupelle
L'un des types simples d'anémomètre est l'anémomètre à coupelle. Il se compose de trois ou quatre coupelles hémisphériques, chacune montée sur l'extrémité des bras horizontaux, qui sont eux-mêmes montés à angles égaux sur un arbre vertical. Le passage horizontal du flux d'air sur les coupelles fait tourner ces dernières proportionnellement à la vitesse du vent. Le décompte des tours effectués par les coupelles sur une période définie calcule donc la vitesse moyenne du vent par rapport à une large gamme de vitesses. Sur un anémomètre à quatre coupelles, il est facile de voir que puisque que les coupelles sont disposées symétriquement à l'extrémité des bras, le creux d'une coupelle se présente toujours au vent et ce dernier souffle sur l'arrière de la coupelle, sur l'extrémité opposée de l'intersection.

Quand Robinson a conçu son premier anémomètre, il prétendait à tort que peu importe la taille des coupelles ou la longueur des bras, les coupelles se déplaçaient toujours à un tiers de la vitesse du vent. Ceci fut apparemment confirmé par certaines premières expériences indépendantes, mais c'était loin de la vérité. Il fut ensuite découvert que le véritable rapport entre la vitesse du vent et celle des coupelles, appelé le facteur anémomètre, dépendait des dimensions des coupelles et des bras, et pouvait se situer entre deux et un peu plus de trois. Chaque expérience impliquant un anémomètre devait donc être entièrement refaite.

L'anémomètre à trois coupelles, mis au point par le Canadien John Patterson en 1926, et les améliorations ultérieures des Américains Brevoort & Joiner en 1935, ont conduit à un modèle linéaire de coupelles doté d'une erreur comprise entre moins de 3 % et 60 mph. Patterson a découvert que chaque coupelle produisait un couple maximal lorsqu'elle était inclinée à 45 degrés par rapport au débit du vent. L'anémomètre à trois coupelles possédait également un couple plus constant et réagissait plus rapidement aux rafales que l'anémomètre à quatre coupelles.

L'anémomètre à trois coupelles fut ensuite modifié par l'Australien Derek Weston en 1991, afin de mesurer à la fois la vitesse et la direction du vent. Weston ajouta une étiquette sur une coupelle, qui provoqua l'accélération et le ralentissement de la vitesse de rotation de la coupelle en fonction de l'emplacement de l'étiquette, qu'elle soit dans le sens du vent ou non. Le sens du vent est calculé à partir de ces variations cycliques de la vitesse de la coupelle, tandis que la vitesse du vent est déterminée comme d'habitude à partir de la vitesse moyenne de rotation des coupelles.

Les anémomètres à trois coupelles sont actuellement utilisés comme des standards industriels pour les études d'évaluation des ressources en éoliennes. Le NRG # 40C est l'anémomètre à coupelles le plus couramment utilisé à cet effet. Pour des raisons historiques, les tailles des anémomètres sont mesurées en croix.