mesure de la vitesse de rotation d'un anémomètre

[mm91]

Bonjour,

J’ouvre ce sujet surtout suite à une remarque de Boudha dans un post sur la WMR200 Orégon :

.....Le pas de calcul n'est pas figé à 14s, mais évolue entre 5 et 45s, sans que j'ai pu aujourd'hui en trouver la raison (fonction de la vitesse du vent?, aléatoire? ...) »

Pour compter la fréquence des impulsions d’un anémomètre il y a en fait deux solutions :

1/ compter le nombre d’impulsions pendant un temps déterminé (c’est ce que font la plupart des stations)

2/ compter un nombre fixe d’impulsions et mesurer le temps pour atteindre ce nombre.

ne serait-ce pas ce que fait la WMR200 ?

Cette deuxième méthode présenterait les énormes avantages suivants :

Lors d’une rafale le temps mesuré (pour atteindre le nombre fixe d’impulsions que l’on aurait choisi assez faible) serait atteint en un temps court (par exemple 5 secondes ou moins) et la rafale serait bien mesurée.

Pour les vitesses de vent plus faible le temps est plus long et on économise ainsi de la mémoire et de l’énergie pour la transmission.

On transmet donc un temps et non un nombre d'impulsions et c'est la station qui reconnait une rafale (temps court) d'un vent plus faible (temps long).

On n'a ainsi qu’une seule mesure (au lieu de deux comme sur la Vantage Davis) et cette mesure reste parfaitement valable pour la mesure du vent moyen.

(la mesure des rafales seules ne permet pas la mesure du vent moyen, c’est pour cela que Davis transmet deux mesures).

Est-ce que je fais une erreur de raisonnement quelque part ?

Qu’en pensez-vous ?

En tous cas si Boudha (ou quelqu'un d'autre) a étudié la question sur sa WMR200, ce serait très intéressant qu'il nous décrive parfaitement ces observations

Cette station affiche-t-elle rafales et vent moyen ?

[ChP]

Cette deuxième méthode est utilisée dans la mesure de quantité de mouvement. Ce qui me gêne ici, est que :

• la vitesse n'a pas la dimension d'un travail (quantité de mouvement),
• la relation vitesse de rotation /vitesse du vent est à mon sens tout sauf linéaire (F = kSv²).

Des deux méthodes, laquelle se dispense le mieux des non linéarités ? A réfléchir.Cordialement.

Pierre

[crsdele]

Bonjour,

J'ai la wmr200, mais j'aimerais dire que quand il y a une rafale de 30km, le pas n'est pas plus court (j'en ai en tout cas l'impression) qu'une rafale de 10km.. Or cela devrait être le cas si on suit ton résonnement.. Mais c'est une question intéressante, on y a toujours pas répondu depuis qu'elle est sortie.

Ce que je pourrais faire c'est faire une démo de qq minutes de ma console et vous verrez pas vous-même et cela aiderais p-e pour comprendre.

En tout cas, oui il y a le vent moyen, là encore, très difficile de dire comment il est calculé.

[mm91]

Cette deuxième méthode est utilisée dans la mesure de quantité de mouvement. Ce qui me gêne ici, est que :

1 la vitesse n'a pas la dimension d'un travail (quantité de mouvement)

Comment peut-on mesurer une quantité de mouvement avec uniquement une fréquence d'impulsion ? (il ne manquerait pas une masse quelque part ?)Je ne parle que de temps et d'impulsions (donc de fréquences d'impulsion)

aucun rapport avec une énergie une puissance ou un travail.

2 la relation vitesse de rotation /vitesse du vent est à mon sens tout sauf linéaire (F = kSv²).

Des deux méthodes, laquelle se dispense le mieux des non linéarités ? A réfléchir.

Hors sujet: je parle uniquement de la vitesse de l'anémomètre (voir le titre de mon message)

Au passage tu cites une force (F=kSv²), or une force produit une accélération, pas une vitesse.

pour trouver la vitesse il faut équilibrer deux forces, tu verras que c'est pas très loin de la linéarité.

(ouvre un autre post éventuellement)

Je pense que crsdele a mieux compris mes questions que toi.

[mm91]

Bonjour,

J'ai la wmr200, mais j'aimerais dire que quand il y a une rafale de 30km, le pas n'est pas plus court (j'en ai en tout cas l'impression) qu'une rafale de 10km.. Or cela devrait être le cas si on suit ton résonnement.. Mais c'est une question intéressante, on y a toujours pas répondu depuis qu'elle est sortie.

Ce que je pourrais faire c'est faire une démo de qq minutes de ma console et vous verrez pas vous-même et cela aiderais p-e pour comprendre.

En tout cas, oui il y a le vent moyen, là encore, très difficile de dire comment il est calculé.

Merci de l'intéret que tu portes à cette question.

Juste une remarque:

il y a le pas de mesure (donc variable dans le cas N°2) et le pas d'affichage.

Sur ta console tu ne vois que le pas d'affichage (qui lui peut être fixe)

[jackT]

On n'a ainsi qu’une seule mesure (au lieu de deux comme sur la Vantage Davis) et cette mesure reste parfaitement valable pour la mesure du vent moyen.

(la mesure des rafales seules ne permet pas la mesure du vent moyen, c’est pour cela que Davis transmet deux mesures).

Bonsoir,

Pour info, la Vantage n'effectue pas des mesures différentes pour les rafales et pour le vent moyen : elle mesure toutes les 2,5 secondes une valeur de vent (nombre de tours comptés en 2.5 secondes). Toutes ces mesures consécutives sont prises en compte pour la mesure du vent moyen. La valeur de rafale retenue par la console est simplement la valeur maximale de toutes les mesures de 2,5 secondes effectuées durant l'intervalle de capture.

Exemple : Intervalle de capture de 5 minutes : la valeur de rafale sera la valeur maximale des 120 mesures de vents effectuées durant ces 5 minutes, et la valeur de vent moyen sera la moyenne de ces 120 valeurs.

Donc la mesure utilisée comme valeur de rafale est aussi utilisée dans le calcul du vent moyen.

[mm91]

Bonsoir,

Pour info, la Vantage n'effectue pas des mesures différentes pour les rafales et pour le vent moyen : elle mesure toutes les 2,5 secondes une valeur de vent (nombre de tours comptés en 2.5 secondes). Toutes ces mesures consécutives sont prises en compte pour la mesure du vent moyen. La valeur de rafale retenue par la console est simplement la valeur maximale de toutes les mesures de 2,5 secondes effectuées durant l'intervalle de capture.

Exemple : Intervalle de capture de 5 minutes : la valeur de rafale sera la valeur maximale des 120 mesures de vents effectuées durant ces 5 minutes, et la valeur de vent moyen sera la moyenne de ces 120 valeurs.

Donc la mesure utilisée comme valeur de rafale est aussi utilisée dans le calcul du vent moyen.

Merci JackT pour ces précisions.

Bien sûr que pour le vent moyen il faut prendre en compte les rafales, mais inversement en ne mesurant que les rafales on n'aurait jamais le vent moyen.

J'aimerai bien avoir ton avis sur le principe de la mesure de rotation d'un anémo par nb d'impulsion fixe et temps variable ?

[ChP]

Comment peut-on mesurer une quantité de mouvement avec uniquement une fréquence d'impulsion ? (il ne manquerait pas une masse quelque part ?) ...

Les impulsions sont le résultat du comptage d'une masse (l'hélice de l'anémomètre) qui se déplace dans un champ de force (le vent).

... aucun rapport avec une énergie une puissance ou un travail. ...

Ben si.

Hors sujet: je parle uniquement de la vitesse de l'anémomètre (voir le titre de mon message)

Je répondait à l'interrogation suivante; cela ne me semblait pas hors sujet :

... Est-ce que je fais une erreur de raisonnement quelque part ? ...

Au passage tu cites une force (F=kSv²), or une force produit une accélération, pas une vitesse.

Dans le cas d'une hélice, où il n'y a pas de force de rappel, la force, ou plutôt le couple que crée le vent est la somme :

• du moment d'inertie de l'hélice par son accélération,
• de la vitesse de l'hélice par le coefficient de frottement visqueux.

s'il n'y avait pas de frottement visqueux, l'hélice accélèrerait indéfiniment et aucune mesure de vitesse ne serait possibleA mon avis, il était intéressant de savoir si l'une ou l'autre méthode était la plus appropriée. Mais bon, je veux bien croire que ce ne soit pas le sujet /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> .

Cordialement.

Pierre

[mm91]

1/........................

2/ A mon avis, il était intéressant de savoir si l'une ou l'autre méthode était la plus appropriée. Mais bon, je veux bien croire que ce ne soit pas le sujet /emoticons/wink@2x.png 2x" width="20" height="20"> .

1/Ton intervention tendait à montrer que le principe de l’anémo n’était pas linéaire.

Le défaut de linéarité ne provient pas du principe, mais surtout des turbulences produites par les godets, elles jouent au second degré.

De ce point de vue une hélice est beaucoup plus linéaire (voir éventuellement : http://pagesperso-orange.fr/michel.mo/etalonnage_anemometres.htm ) mais les deux sont très loin d’être proportionnel au carré de la vitesse comme tu le laissai entendre.

Et ça c’est un autre sujet.

2/

En supposant que ce ne soit pas linéaire, ta deuxième question demandait si une des deux méthodes était susceptible de corriger cet éventuel défaut de linéarité.

Ma réponse est non, cela n’a aucun rapport (mais je ne suis pas le seul à pouvoir m’exprimer sur ce forum)

Peut-on en revenir aux question posées au départ ?

[jackT]

Lors d’une rafale le temps mesuré (pour atteindre le nombre fixe d’impulsions que l’on aurait choisi assez faible) serait atteint en un temps court (par exemple 5 secondes ou moins) et la rafale serait bien mesurée.

Pour les vitesses de vent plus faible le temps est plus long et on économise ainsi de la mémoire et de l’énergie pour la transmission.

Une rafale ne veut pas forcément dire vent fort. Par exemple aujourd'hui, ma station a mesuré une rafale max de 13 km/h. C'est faible, mais c'est une rafale...Une définition "générique" de rafale ( http://fr.wikipedia.org/wiki/Rafales_de_vent ) :

Une rafale est, en un site donné, un renforcement brutal et passager du vent, qui se traduit par une hausse brève et soudaine de la vitesse instantanée du vent en comparaison de la valeur alors acquise par sa vitesse moyenne.

En comptant durant un temps fixe un nombre d'impulsions, par exemple durant 2,5 secondes, on va pouvoir détecter une rafale de 2,5 secondes par vent calme de la même manière que l'on pourra détecter une rafale de 2.5 secondes par gros vent.

En mesurant le temps nécessaire pour atteindre une nombre donné d'impulsions , la durée de mesure sera inversement proportionnelle à la vitesse du vent. Dans ce cas, et dans une journées relativement calme, l'anémomètre ne sera pas capable de détecter des rafales "courtes".

Exemple : l"anémomètre de la Vantage a les caractéristiqus suivantes : 1 tour/seconde = 4 km/h

Avec une rafale de 120 km/h on aura donc 30 tours / secondes. Si on décide de mesurer le temps nécessaire pour atteindre 30 impulsions, on pourra mesurer une valeur toutes les secondes pour un vent de 120 km/h, mais on ne pourra mesurer qu'une valeur toutes les 6 secondes avec un vent de 20 km/h. On risque donc de passer à côté, ou en tous cas de largement sous-estimer des rafales courtes (2,5 secondes ou moins) par vent faible.

On peut alors décider de mesurer le temps nécessaire pour atteindre 5 impulsions : on pourra alors mesurer une valeur de 20 km/h toutes les secondes, et par vent de 120 km/h, on aura une valeur toutes les 167 millisecondes. Cette fréquence d'échantillonnage risque d'être problématique et pas très économe en énérgie en cas notamment de transmission sans fils...

[giffre]

Petite précision: le vent est calculé sur 2,25 secondes sur une vantage. 2,5 secondes en moyenne, car chaque transmetteur à un temps différé en fonction de son ID, est le temps de transmission des données par radio.

En effet, le système de transmission de Davis est un système par sauts de fréquence. Pour éviter d'avoir des collisions entre paquets de données, chaque transmetteur a un temps de transmission différent en fonction de son ID (1 à 8).

Pour en revenir à l'anémomètre, c'est un bon compromis pour donner une vitesse du vent fiable. En soufflerie, j'ai pu tester et le resultat et conforme aux données avancées par Davis.

Une rafale ne veut pas forcément dire vent fort. Par exemple aujourd'hui, ma station a mesuré une rafale max de 13 km/h. C'est faible, mais c'est une rafale...

Une définition "générique" de rafale ( http://fr.wikipedia.org/wiki/Rafales_de_vent ) :

En comptant durant un temps fixe un nombre d'impulsions, par exemple durant 2,5 secondes, on va pouvoir détecter une rafale de 2,5 secondes par vent calme de la même manière que l'on pourra détecter une rafale de 2.5 secondes par gros vent.

En mesurant le temps nécessaire pour atteindre une nombre donné d'impulsions , la durée de mesure sera inversement proportionnelle à la vitesse du vent. Dans ce cas, et dans une journées relativement calme, l'anémomètre ne sera pas capable de détecter des rafales "courtes".

Exemple : l"anémomètre de la Vantage a les caractéristiqus suivantes : 1 tour/seconde = 4 km/h

Avec une rafale de 120 km/h on aura donc 30 tours / secondes. Si on décide de mesurer le temps nécessaire pour atteindre 30 impulsions, on pourra mesurer une valeur toutes les secondes pour un vent de 120 km/h, mais on ne pourra mesurer qu'une valeur toutes les 6 secondes avec un vent de 20 km/h. On risque donc de passer à côté, ou en tous cas de largement sous-estimer des rafales courtes (2,5 secondes ou moins) par vent faible.

On peut alors décider de mesurer le temps nécessaire pour atteindre 5 impulsions : on pourra alors mesurer une valeur de 20 km/h toutes les secondes, et par vent de 120 km/h, on aura une valeur toutes les 167 millisecondes. Cette fréquence d'échantillonnage risque d'être problématique et pas très économe en énérgie en cas notamment de transmission sans fils...

[mm91]

Et si par vent fort, sans pluie, les rafales faisaient basculer les godets du pluviomètre (pourtant parfaitement étalonnés !) ?

Et si, par forte pluie, sans vent, les grosses gouttes, en tombant sur les godets de l'anémomètre (dont la vitesse serait proportionnelle au carré...), le faisait touner ?

Trève de plaisenteries:

Vos réponses sont passionnantes, je reviens ici demain.

[mm91]

Une rafale ne veut pas forcément dire vent fort...................

OK, JackT, c’est très clair et je pense que tu as raison.Dans ce système une rafale serait définie par sa vitesse et non par sa durée ce qui n’est pas la bonne définition d’une rafale.

De plus, j’ai fait le calcul :

La vitesse de la rafale mesurée ainsi est pratiquent égale à la moyenne de la vitesse sur le temps considéré.

C’est logique puisque plus le temps est long plus la mesure de la rafale est faux)

(vous suivez ? il y a interrogation écrite ce soir !)

Le fonctionnement de la WMR200 reste donc un mystère.

OK, giffre, merci pour ces précisions.

Mais de quel compromis parles-tu (entre quoi et quoi) ?

[boudha]

Bonjour,

J'ouvre ce sujet surtout suite à une remarque de Boudha dans un post sur la WMR200 Orégon :

Pour compter la fréquence des impulsions d'un anémomètre il y a en fait deux solutions :

1/ compter le nombre d'impulsions pendant un temps déterminé (c'est ce que font la plupart des stations)

2/ compter un nombre fixe d'impulsions et mesurer le temps pour atteindre ce nombre.

ne serait-ce pas ce que fait la WMR200 ?

Cette deuxième méthode présenterait les énormes avantages suivants :

Lors d'une rafale le temps mesuré (pour atteindre le nombre fixe d'impulsions que l'on aurait choisi assez faible) serait atteint en un temps court (par exemple 5 secondes ou moins) et la rafale serait bien mesurée.

Pour les vitesses de vent plus faible le temps est plus long et on économise ainsi de la mémoire et de l'énergie pour la transmission.

On transmet donc un temps et non un nombre d'impulsions et c'est la station qui reconnait une rafale (temps court) d'un vent plus faible (temps long).

On n'a ainsi qu'une seule mesure (au lieu de deux comme sur la Vantage Davis) et cette mesure reste parfaitement valable pour la mesure du vent moyen.

(la mesure des rafales seules ne permet pas la mesure du vent moyen, c'est pour cela que Davis transmet deux mesures).

Est-ce que je fais une erreur de raisonnement quelque part ?

Qu'en pensez-vous ?

En tous cas si Boudha (ou quelqu'un d'autre) a étudié la question sur sa WMR200, ce serait très intéressant qu'il nous décrive parfaitement ces observations

Cette station affiche-t-elle rafales et vent moyen ?

Tout ce que je sais à l'heure actuelle du fonctionnement de l'anémo ne vient que de l'observation des mesures à l'aide de Xnet. En effet au lancement du pgm une fenêtre s'ouvre et on peut voir en temps réel l'évolution des mesures, et particulièrement du vent.

Initialement, j'avais trouvé étrange qu'un anémo mesure une valeur toutes les 14s, 12s m'auraient paru plus appropriées et plus simples. Donc en me penchant sur cette fenêtre, j'ai pu constater que les mesures n'étaient pas régulières. Elles varient entre 5 et 45s. A ce jour, je n'ai toujours pas pris le temps de rester devant la station à noter chaque mesure datée. J'envisageais de le faire dans différentes conditions de vent, de faible à fort, justement pour voir si le pas n'était pas lié à la vitesse du vent. Ce qui revient à ton hypothèse de départ, il est donc possible que l'anémo mesure un temps pour effectuer un certain nombre de tours, et non l'inverse, ce qui correspondrait à une adaptation du pas de mesures en fonction de la force du vent.

Pour répondre à ta dernière question, la station permet de visualiser vent moyen et rafales. Le vent moyen étant ici une moyenne des rafales sur la dernières minute.

A noter également que sur la console l'affichage semble avoir un taux de rafraichissement d'environ 12s, ce qui ne correspond donc pas au taux de calcul du vent!

[boudha]

De retour après qq minutes d'observations de ma station et relevés des mesures de vent.

Tout d'abord, sur près de 15 min, j'obtiens un pas de mesure variant de 2s à 23s.

Or le temps le plus court n'est pas associé à la vitesse la plus forte et inversement. Dommage!

En revanche, J'obtiens le plus grand nombre de mesures sur la minute où le vent moyen calculé est le plus fort, autrement dit il semblerait que lorsque le vent moyen augmente le temps moyen entre 2 mesures diminue (j'ai ici 7 mesures sur la minute, variant de 4s à 19s, avec une moyenne de 8.6s entre 2 mesures).

De même, le pas le plus long (23s) a été obtenu lorsque le vent moyen était le plus faible, avec un pas moyen de 12s, et seulement 5 mesures sur la minute.

Il "semblerait" que pour 2 valeurs de vent moyen identiques le pas de mesure soit également identique, le nombre de mesures sur 1 minute "semblant" augmenter avec la vitesse du vent.

Cette observation a été effectuée sous un vent moyen mesuré (sans aucune correction) d'environ 25kmh. Elle sera renouvelée par vent plus faible et plus fort pour tenter d'aller plus loin dans la compréhension du fonctionnement de la station.

[ChristianP]

On avait abordé ce sujet à l'occasion de divers messages sur l'Ultimeter, qui mesure la vitesse des rafales d'après la mesure du temps entre 2 impulsions (avec un tour ou avec 2 tours selon la vitesse)

KJM en avait parlé aussi à l'occasion de la réalisation de son système d'acquisition maison, qui mesure le temps entre 2 impulsions (avec un seul tour sur toute la gamme), dont le moulinet donne des pas de temps encore plus courts que l'Ultimeter.

Il n'y a aucun intérêt à utiliser un nb d'impulsions fixe élevé, alors qu'une acquisition basique est capable de bien mesurer un temps très bref entre 2 impulsions. Avec 30 impulsions, selon le moulinet, on n'a plus vraiment des rafales aux basses vitesses.

En fait sur l'Ultimeter, à partir d'une certaine vitesse (>=16.4 km/h), la console utilise un 2 ème tour pour contrôler la cohérence et valider la mesure du temps relevé au tour précédent.

Même avec ce 2 ème tour "consommé" pour le contrôle, les pas temps de mesure des rafales en fonction de la vitesse du vent, sont très brefs :

Temps (s) rafales (Km/h)

0,5 8,5

0,4 19,7

0,25 30,6

0,18 41,7

0,15 49,2

0,13 60,5

0,11 72

0,09 83,7

0,08 91,5

0,07 103,4

0,06 119,5

0,05 144,1

0,04 177,9

0,03 235,4

Avec le moulinet Davis, si on exploitait complètement ses capacités avec la mesure du temps entre 2 impulsions selon la vitesse, on mesurerait une rafale de 0.6436 km/h avec un pas de 1 s, 6.436 km/h avec un pas de 0.1 s, 64.36 km/h avec un pas de 0.01 s...

Avec le moulinet MF, 3.6 km/h en 1 s, 36 km/h en 0.1 s, 72 km/h en 0.05 s...

Avantage, je n'en vois qu'un seul depuis que j'utilise l'Ultimeter :

On ne rate pas les très courtes rafales aux très fortes vitesses.

Pour le reste, c'est pareil ou ce ne sont que des inconvénients, qui font même que le seul avantage n'en est pas un en fait, sauf pour nous, amateurs de valeurs plus grosses, qui ne sont pas utiles, car sur ces pas si courts, elles ne sont pas assez représentatives, ni significatives d'un déplacement d'air suffisant, ni comparables...( en fouillant ce forum, vous trouverez les réponses à vos questions sur les inconvénients... )