Comment fonctionne un capteur de vitesse du vent ?

Les capteurs de vitesse du vent fonctionnent selon différents principes selon leur type et leur technologie, chacun offrant des avantages distincts en termes de précision, de durabilité et d'adaptation à différentes conditions environnementales et applications. Voici une explication détaillée du fonctionnement de certains types courants de capteurs de vitesse du vent et de leurs applications respectives :

1. Capteur de vitesse du vent à ultrasons

   Les capteurs de vitesse du vent à ultrasons utilisent une paire de transducteurs pour transmettre et recevoir des impulsions ultrasonores. Ces transducteurs sont généralement disposés orthogonalement (perpendiculairement). L'instrument mesure le temps nécessaire aux impulsions ultrasonores pour se propager entre les paires de transducteurs dans différentes directions. Le vent affecte de manière prévisible le temps de propagation de ces impulsions en fonction de sa vitesse et de sa direction. En analysant ces différences de temps, l' anémomètre calcule la vitesse et la direction du vent. Les capteurs de vitesse du vent à ultrasons présentent l'avantage de ne comporter aucune pièce mobile, ce qui améliore leur fiabilité et réduit les besoins de maintenance.

    Principe de fonctionnement du capteur de vitesse du vent à ultrasons :

   - Utilise la méthode du temps de vol des ondes ultrasonores pour mesurer la vitesse du vent.

   - Zone de sonde de capteur équipée de 2 paires de sondes à ultrasons (généralement disposées en croix).

   - La vitesse du vent est calculée en mesurant la différence de temps de transmission entre deux points.

   - Cette méthode évite l’impact de la température sur la vitesse du son.

   Applications du capteur de vitesse du vent à ultrasons :

   - Observations météorologiques : Fournit des données précises pour les observations météorologiques, aidant à la sélection du site du parc éolien et à l'optimisation de l'efficacité de la production d'énergie.

   - Applications marines : Mesure la vitesse du vent à la surface de la mer, soutenant la météorologie marine, l'ingénierie océanique et la recherche scientifique marine.

   - Aéroports et ports : Fournit des données précises sur la direction et la vitesse du vent pour le décollage et l'atterrissage des avions, la navigation des navires, etc. 

2. Anémomètre à coupelle (capteur mécanique de vitesse du vent)

Les anémomètres à coupelles sont constitués de plusieurs coupelles (généralement trois ou plus) montées sur des bras horizontaux reliés à un mât vertical. Sous l'effet du vent, les coupelles tournent autour d'un axe vertical. Leur vitesse de rotation est proportionnelle à celle du vent. Ces coupelles sont calibrées afin de pouvoir convertir cette vitesse en mesure de la vitesse du vent. Les anémomètres à coupelles modernes utilisent souvent des capteurs électroniques pour compter les rotations et les convertir en mesures numériques de la vitesse du vent.

   Principe de fonctionnement de l'anémomètre à coupelle :

   - Le flux d'air génère une force qui entraîne la rotation du capteur.

   - L'arbre central entraîne les éléments de détection internes pour générer des signaux d'impulsion.

   - Dans la plage de mesure de la vitesse du vent, la vitesse du vent est dans une relation linéaire avec la fréquence d'impulsion, ce qui permet de calculer la vitesse du vent.

   Applications de l'anémomètre à coupelle :

   - Applications en laboratoire et industrielles : Utilisé pour la recherche et le contrôle des débits de gaz, comme la mesure du débit d'air pour la recherche expérimentale.

   - Production agricole : Surveille les environnements agricoles et la croissance des cultures, fournissant un soutien météorologique à la production agricole. 

3. Anémomètre à fil chaud (capteur thermique de vitesse du vent)

   Le principe d'un anémomètre à fil chaud repose sur l'utilisation d'un fil très fin, généralement en platine, tungstène ou constantan, chauffé électriquement à une température constante supérieure à la température ambiante. Lorsque l'air circule sur le fil, il le refroidit, ce qui entraîne une variation de sa résistance. L'intensité du refroidissement est directement liée à la vitesse du flux d'air. En mesurant cette variation de résistance, l'instrument peut calculer la vitesse du vent. Ce type de capteur de vitesse du vent est très sensible et permet de mesurer avec précision des vitesses d'air très faibles.

    Principe de fonctionnement de l'anémomètre à fil chaud :

   - Basé sur la relation entre le taux de dissipation thermique du fil chaud (ou du film chaud) dans le flux d'air et la vitesse du vent.

   - Le fil chaud (ou film chaud) est chauffé à une certaine température. Lorsque le vent souffle, le taux de dissipation thermique change, modifiant ainsi sa valeur de résistance.

   - La vitesse du vent est calculée en mesurant le changement de résistance.

    Applications de l'anémomètre à fil chaud :

   - Recherche météorologique : Utilisée pour la mesure et l'analyse précises des données météorologiques.

   - Environnements industriels spécifiques : Utilisé dans des scénarios nécessitant une mesure de la vitesse du vent de haute précision.

4. Anémomètre à tube de Pitot (capteur de vitesse du vent à pression dynamique)

   Principe de fonctionnement :

   - Détermine la vitesse du vent en mesurant la différence de pression entre un tube central (tube à pression statique) et un tube à ouverture latérale (tube à pression dynamique).

   - Cette différence de pression est proportionnelle au carré de la vitesse du vent.

    Applications :

   - Observations météorologiques : Fournit un support de données pour les observations météorologiques, particulièrement adapté à la mesure de vitesses de vent sur une large plage.

   - Aéronefs : Mesure de la vitesse du vent sur les aéronefs tels que les avions et les hélicoptères pour assurer la sécurité des vols.

 En résumé, les différents types de capteurs de vitesse du vent présentent chacun leurs avantages et leurs limites. Le choix du capteur dépend des exigences spécifiques de l'application et des conditions environnementales.

Fiche technique du capteur de vitesse du vent (anémomètre à coupelle)

Manuel d'instructions des capteurs de vitesse du vent NBL-W-SS (version 4.0).pdf

Fiche technique du capteur de direction du vent

Manuel du capteur de direction du vent NBL-W-DS.pdf

Fiche technique du capteur de pression atmosphérique à ultrasons 5 en 1, température, humidité, vitesse du vent et direction

Manuel d'instructions du capteur météorologique intégré à ultrasons NBL-W-51MUWS.pdf