Diplomarbeit - FB 4 Allgemein - Fachhochschule Düsseldorf

L ⋅
a =
( 1/
t + 1/
t )
+
2 ⋅ cosα
−
1 Methoden der Windgeschwindigkeitsmessung
( 1/
t − 1/
t )
L ⋅ + −
c =
(1.10)
2 ⋅ cosα
Wesentliches Element ist der schnelle elektronische Dividierer, der nach jeder
Zeitmessung von Hin- und Rücklauf des Ultraschallimpulses sofort die Reziprokwerte
1/t+ und 1/t - bildet [2].
Durch die Verwendung von mehreren Transducerpaaren können die einzelnen
Komponenten einer Ebene bzw. eines Raumes ermittelt und in Betrag und Richtung der
Luftströmung umgerechnet werden. Nach Messung der rechtwinkligen
Geschwindigkeitskomponenten, werden diese anschließend durch den Mikroprozessor
des Anemometers in Polarkoordinaten transformiert und als Betrag und Winkel der
Windgeschwindigkeit ausgegeben.
Die Sonic-Anemometer (z. B. das Modell USA-1 der Firma METEK) können neben der
Strömungsgeschwindigkeit auch virtuell die Temperatur messen. Die
Virtuelltemperatur ist die Temperatur von trockener Luft, die unter demselben Druck
dieselbe Dichte hat, wie die Luft mit der aktuellen Feuchtigkeit.
Die Schallgeschwindigkeit a in der trockenen Luft ist von der Lufttemperatur T wie
folgt abhängig (k Isentropenexponent):
a = κ⋅
R ⋅T
(1.11)
Für die Berechnung der Schallgeschwindigkeit in der feuchten Luft wird die Gleichung
(1.11) mit dem Faktor K erweitert. Dieser Faktor ist schwach von der Feuchte und
chemischen Zusammensetzung der Luft abhängig. Es gilt also:
a = κ⋅
R ⋅T
⋅K
(1.12)
Dieser Zusammenhang kann mit der folgenden Zahlenwertgleichung angenähert
werden:
2
⎛ a ⎞
T = ⎜ ⎟ (1.13)
⎝ 20,
05 ⎠
wobei T die Virtuelltemperatur in K und a die Schallgeschwindigkeit in m/s ist [7].
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