Was zeichnet Ultraschall Windsensoren aus?

Im folgenden Blog-Beitrag zeigt uns Helmut Hager, Leiter des Kalibrierlabors bei Lufft, was Ultraschall-Windsensoren im Vergleich zu anderen Sensortypen auszeichnet.

Ob mechanische, Ultraschall- oder Laser-Windsensoren: alle Messverfahren haben technische Grenzen. Während bei mechanischen Windmessern das Messelement – also Schalenkreuze und Windfahnen – eine Störung des Strömungsfelds überwiegend selbst erzeugen, entsteht bei Ultraschall-Anemometern eine Störung durch die Sensorhalterung bzw. Gehäusekonstruktion. Nur optische Verfahren wie z.B. LDA (Laser-Doppler-Anemometer) ermöglichen eine störungsfreie Messung von Windgeschwindigkeiten. Allerdings sind hierzu wiederum Partikel notwendig; zudem sind die Geräte sehr teuer und wartungsintensiv.

Bei der Beobachtung von mechanischen Geräten wie z.B. Windfahnen, werden Sie feststellen, dass diese selbst bei konstanten Windbedingungen immer etwas pendeln. Bei Schalenkreuzanemometern wie auch bei Windfahnen ist eine gewisse Trägheit vorhanden, die es z.B. unmöglich machen, kurze Windböen zu erfassen.

Hier hat das Ultraschall-Verfahren deutliche Vorteile, nicht zuletzt, weil es bei dieser Variante keine Verschleißteile oder mechanisch bewegliche Teile gibt, die einer gewissen Alterung unterliegen. Als Beispiel sei der Lufft VENTUS-UMB genannt, der z.B. jede Viertelsekunde (0,25 s) einen präzisen Messwert in Echtzeit liefert. Wem das zu schnell ist, kann die Ausgaberate natürlich auch entsprechend langsamer konfigurieren. Zudem bleibt er selbst unter extremsten Bedingungen eisfrei dank eingebauter Heizung.

Störungen, die durch die Sensorhalterungen, Stege und Gehäusekonstruktion entstehen können, glättet zum Einen die lange Laufstrecke des Ultraschallsignals; zum Anderen durchläuft jedes Ultraschallanemometer bei Lufft einen aufwändigen Abgleich im Windkanal, um alle Einflüsse zu erfassen und zu korrigieren. Dadurch können wir Störeinflüsse eliminieren. Alle Messergebnisse halten wir in einem standardmäßig beigelegten Kalibrierprotokoll für Sie fest.

Dieses Vorgehen hebt uns deutlich von einigen anderen Ultraschall-Geräteherstellern ab, die nur eine sogenannte Null-Laufzeitprüfung oder einen synthetischen Abgleich (ohne Wind) durchführen.

Im oben dargestellten Diagramm sehen Sie die Messungen des Ultraschall-Windsensors eines WS500 Kompaktwettersensors über drei Jahre hinweg. Auf der X-Achse ist die Windgeschwindigkeit aufgetragen, die Y-Achse zeigt die Messabweichungen des Wettersensors. Im Diagramm stellen die gepunkteten Linien die Spezifikation dar. Berücksichtigen sollten Sie hierbei unbedingt die Messunsicherheit des Windkanals – Streuungen sind hier völlig normal. In jedem gemessenen Jahr liegt das Messergebnis weit innerhalb der Spezifikation, was bedeutet, dass das Gerät selbst nach drei Jahren noch genau so zuverlässig misst wie zu Beginn.

Diese Langzeitstbilität macht sich finanziell bemerkbar: Mechanische Windsensoren sind zwar günstiger in der Anschaffung, müssen jedoch wesentlich früher als Ultraschall-Modelle ersetzt werden. In Hinblick auf die Gesamtkosten über fünf oder gar 20 Jahre sowie die gesamte Laufzeit eines VENTUS-UMB, wird klar, dass digitale Versionen insgesamt deutlich geringere Kosten verursachen als mechanische. Hierzu empfehle ich Ihnen zur Vertiefung die Kosten-Nutzen-Analyse von Abraham Aguilar.

Hinweis: Im Rahmen der Rückführung und Messsicherheit sollten dennoch eine regelmäßige Kalibrierung der Sensorik erfolgen.

Sie haben Fragen zu Lufft Windsensoren? Wir helfen Ihnen gerne weiter.

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