CAPTEURS DE VENT CONVENTIONNELS
Les girouettes qui grincent encore au sommet des clochers de nos village permettaient déjà à nos aînés de surveiller la direction du vent d'un simple coup d'oeil.
Le principe en est resté le même, un capteur angulaire (codeur optique) restituant l'information "direction" sous formes de signaux électriques.
Pour ce qui est de la vitesse, les anémomètres à coupelles sont les plus répandus. La vitesse de rotation de la partie mobile est sensiblement proportionnelle à la vitesse du vent. Un générateur d'impulsions permet d'obtenir un signal électrique dont la fréquence est l'image de la vitesse du vent.
CAPTEURS DE VENT A ULTRASONS (2D) : trajets directs - 2 axes orthogonaux
Ces capteurs ont le grand avantage d'être dépourvus de parties mobiles et la précision de leurs mesures est très grande, notamment en ce qui concerne la direction du vent. Pour des conditions climatiques extrêmes des options de dégivrage sont proposées.
Ils sont constitués de quatre tranducteurs à ultrasons formant deux paires, donc deux axes de mesure.
Lorsqu'un transducteur, par exemple NORD, est émetteur, celui qui lui fait face, donc ici SUD, est récepteur et c'est le temps de propagation des ultrasons tNS qui est mesuré. La mesure suivante est faite sur le même axe mais dans l'autre sens, les rôles d'émetteur et de récepteur étant permutés : c'est tSN qui est mesuré cette fois-ci.
En absence de vent, ces deux durées sont égales : tSN = tNS .
En présence de vent de SUD par exemple, le trajet NORD => SUD est ralenti (tNS augmente) tandis que le trajet SUD => NORD est accéléré (tSN diminue). La composante du vent sur cet axe de mesure est déterminée par calcul à partir de tNS et tSN .
La composante du vent sur l'autre axe est déterminée de façon similaire grâce aux transducteurs EST et OUEST. Il faut donc au total quatre mesures de temps de propagation pour déterminer le vent en vitesse et en direction par un simple calcul trigonométrique à partir des ses deux composantes.
CAPTEURS DE VENT A ULTRASONS (2D) : trajets directs - 3 axes en triangle équilatéral
Le principe de base est identique au précédent. Cependant cette configuration astucieuse permet de faire les mesures des temps de propagation sur trois axes au lieu de deux tout en ayant un tranducteur de moins.
Le calcul trigonométrique est à peine plus complexe et il est même possible de choisir les paires de tranducteurs les mieux exposées au vent pour améliorer la mesure.
CAPTEURS DE VENT A ULTRASONS (2D) : trajets par réflexions
L'intérêt de cette configuration réside dans le fait que les transducteurs ne sont pas placés dans l'écoulement de l'air, le principe de base de la mesure restant néanmoins identique.
On identifie facilement sur les photos les quatre transducteurs situés dans la partie haute du capteur. Cinq pieds maintiennent l'écartement entre parties haute et basse où circule le vent.
Le problème des turbulences induites par les transducteurs n'intervient quasiment plus. Il est est dès lors possible de les rapprocher (2 à 3 cm) pour aboutir à un capteur très compact, robuste et peu sensible aux intempéries (pluie notamment). On les rencontre donc notamment dans le domaine maritime (navigation de plaisance).
De plus, le faible écartement entre transducteurs permet d'alléger l'électronique de mesure en remplaçant les mesures absolues des temps de propagation par de simples mesures de phase.