Anémomètre

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Cadran d'anémomètre

Un anémomètre est un appareil permettant de mesurer la vitesse ou la pression du vent. Son nom vient du grec anemos signifiant « vent ».

Les anémomètres peuvent être divisés en deux classes :

ceux qui mesurent la vitesse
ceux qui mesurent la pression du vent

Cependant, il y a une relation étroite entre la vitesse et la pression. Ainsi, un appareil prévu pour une mesure fournira des informations sur les deux quantités. Le premier anémomètre a été inventé par Leone Battista Alberti au XIV^e siècle.

Sommaire

1 Anémomètre à coupelle (dit de Robinson)
2 Anémomètres à hélice
3 Anémomètre à ultra-son
4 Anémomètre à plaque
5 Anémomètre à tube
6 Autres dispositifs pour étudier le vent
7 Voir aussi
8 Liens externes

[modifier] Anémomètre à coupelle (dit de Robinson)

L'anémomètre à coupelle a été inventé par John Thomas Romney Robinson. Il se compose de 3 demi-coquilles (de la taille d'une balle de ping-pong) disposées sur des bras horizontaux disposés à 120 degrés et montées sur un axe vertical équipé d'un dispositif de comptage de tours ; la vitesse de rotation de l'anémométre est proportionnelle à la vitesse du vent.

En effet, on mesure la vitesse du vent par la formule suivante : $V=r \times \omega\,$
avec :

$r \,$ : rayon moyen des bras

$\omega \,$ : vitesse de rotation en radian par seconde

$\omega = 2.\pi.N\,$

$N \,$ : régime de rotation en tour par seconde

Pour l'anémomètre standard (diamètre des coupelles de 6 centimètres), une vitesse de rotation d'un tour par seconde correspond à un vent soufflant à une vitesse de 1 m/s, soit 3,6 km/h. Ce type d'anémomètre est capable de mesurer des vitesses de vent comprises entre 0 et près de 200 km/h. Des vitesses supérieures entraîneraient des contraintes que les coupelles ne pourraient pas supporter. Mais des vents d'une telle violence ne se rencontrent que dans les tornades.

Les coupelles sont placées symétriquement sur l'extrémité des bras, ainsi le vent a toujours la cavité d'une coupelle en face de lui ; le dos de la coupelle sur l'extrémité opposée de la croix fait face également au vent, mais elle reçoit une pression moindre et, par conséquent, il se produit une rotation continuelle ; chaque coupelle à son tour fournit la force nécessaire à la rotation.

Les deux grands mérites de cet anémomètre sont sa simplicité et pratiquement l'absence d'une limitation dans la gamme de vitesses mesurables ; mais s'il est utilisé sans équipement d'enregistrement de données électroniques, une rafale courte mais violente n'est pas enregistrée. Malheureusement, quand Robinson a présenté son anémomètre, il a déclaré que la taille des coupelles et la longueur des bras n'avaient pas d'influence sur le résultat de la mesure. Cette affirmation était apparemment confirmée par quelques expériences indépendantes. Il s'est avéré plus tard que le rapport entre la vitesse du vent et la dimension des coupelles (le facteur) n'est pas constant et dépend en grande partie de la dimension de coupelles et de la longueur des bras. Il en découle que les valeurs citées dans les publications officielles du 19^e siècle comportent des erreurs allant jusqu'à 60%.

[modifier] Anémomètres à hélice

Ressemblant à de petits avions, ils sont couplés à une girouette et s'orientent dans la direction du vent. L'hélice, qui mesure la vitesse du vent, tourne autour d'un axe horizontal.

Parmi les types d'anémomètres moins courants, on trouve des anémomètres constitués de deux hélices tournant autour de deux axes fixes, horizontaux et perpendiculaires. On calcule la force et la direction du vent en corrélant les vitesses de rotation des deux hélices.

[modifier] Anémomètre à ultra-son

Il existe aussi des anémomètres à ultrasons. La mesure du vent est basée sur la mesure de la durée de déplacement d'une onde ultrasonique. Deux couples de transducteurs ultrasoniques sont alternativement émetteurs et récepteurs d'un train d'onde ultrasonique. Les temps de transits aller et retour sont mesurés et on en déduit, par différence, la vitesse du vent le long de l'axe formé par les deux transducteurs. L'intérêt de ce type d'anémomètre est de ne pas avoir de pièces en mouvement et de pouvoir mesurer un vent turbulent.

[modifier] Anémomètre à plaque

Le plus simple des anémomètres de ce type consiste en une plaque carrée ou circulaire maintenue en face du vent par une girouette. On mesure la force exercée par le vent sur la plaque. Les instruments de ce type sont très précis pour les vents faible ou lors de variations lentes de celui-ci.

[modifier] Anémomètre à tube

L'anémomètre de Lind consiste simplement en un tube en U contenant un liquide avec une extrémité pliée horizontalement pour faire face au vent.

Le vent soufflant dans l'ouverture du tube provoque une pression qui peut se transmettre à n'importe quel instrument. Le tube peut être guidé par une girouette.

Pratiquement, le système peut être sensible à n'importe quel vent qui peut faire tourner la girouette. Son avantage est qu'il peut être installé à des endroits d'accès difficile comme en haut d'un poteau avec le dispositif d'enregistrement à son pied.

Il peut être installé sans avoir besoin d'entretien durant des années.