L'anemometro ad ultrasuoni ST04 è costituito da due coppie di trasduttori affacciati
e posti ad una distanza nota (L) l'uno dall'altro.
Non ci sono parti in movimento!
Per questo motivo, l'anemometro non corre il rischio di bloccarsi a causa
della sabbia, del sale o del ghiaccio.
Il sensore con i 4 trasduttori
Principio di funzionamento
Il calcolo della velocità del vento e della temperatura dell'aria avviene calcolando
il tempo impiegato da un impulso ultrasonico per viaggiare da un trasduttore all'altro:
In assenza di vento,
il tempo impiegato dall'impulso per andare da 1 a 2 è funzione della distanza L
e della velocità del suono nell'aria (circa 340 metri al secondo), indicata con
c, e sarà anche uguale al tempo per compiere il percorso in senso inverso da 2 a
1:
In presenza di vento con velocità v, che supponiamo per semplicità
parallelo all'asse dei due sensori orientato da 1 a
2, l'impulso ultrasonico viaggerà
da 1 a 2 con velocità c+v mentre sul percorso inverso, da 2 a 1, con velocità c-v.
Si avrà quindi:
ovvero i due tempi, in andata ed in ritorno, saranno diversi perchè gli impulsi
viaggeranno prima a favore e poi contro vento.
Dalla misura dei due tempi, si possono calcolare la velocità del suono
c e la velocità del vento v:
Infine, la temperatura dell'aria è legata alla velocità del suono dalla formula:
Eseguendo contemporaneamente due misure lungo due assi disposti a 90°, si possono
ricavare le due componenti Vx e Vy del vettore velocità, dalle quali si ricavano
modulo e direzione:
Questo procedimento viene ripetuto 8 volte al secondo. Da queste misure "grezze"
viene poi ricavata la media su 3 secondi (valori istantanei per il risponditore
vocale e per il calcolo della raffica) e su 15 minuti (valori medi visualizzati nei grafici).