Windmesser / Anemometer

Windmesser
Windmesser - Foto: Garry518 / depositphotos.com

Es gibt zahlreiche Gründe, weshalb man einen Windmesser benötigen kann. Bei diversen Outdoor-Aktivitäten wie beispielsweise Modell- oder Segelflug ist es erforderlich, stets präzise Informationen über die Windverhältnisse zur Hand zu haben. Auch in vielen professionellen Situationen erweisen sich Anemometer als nützlich. Sowohl was Technik als auch Ausstattung angeht, gibt es bei den Messgeräten große Unterschiede.

Das Wichtigste zum Windmesser in Kürze

  • Windmesser lassen sich in verschiedene Kategorien einteilen
  • Es gibt tragbare und stationäre sowie analoge und digitale Anemometer
  • Teurere Geräte verfügen über mehr Zusatzfunktionen, präzisere Messeigenschaften sowie Messspeicher für die Aufzeichnung der Messergebnisse
  • Die Preisspanne erstreckt sich vom niedrigen zweistelligen bis zum hohen dreistelligen Bereich

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Alles Wissenswerte zum Windmesser

Was ist ein Windmesser, wie ist er aufgebaut und wie funktioniert er?

Unter Windmessern (auch Anemometer genannt) versteht man eine Reihe von Messinstrumenten, welche zur Messung der Windgeschwindigkeit dienen. Im Laufe der Zeit wurden neue Methoden der Windmessung implementiert und viele moderne Anemometer verfügen neben ihrer Kernfunktion noch über eine Reihe von Extra-Funktionen.

Aufbau und Funktionsweise eines Windmessers können je nach Art variieren. Grob lassen sich Windmesser in zwei unterschiedliche Kategorien einteilen: Analog und Digital.

Zu den analogen Modellen gehören die Flügelrad-, Windplatten- und Schalen-Windmesser. Sie aller unterscheiden sich in der Art ihres Aufbaus. Das zugrunde liegende Prinzip ist jedoch das gleiche: Durch den Wind wird ein mechanisches Teilstück des Messgerätes in Bewegung gesetzt. Dies ermöglicht eine Messung der Windgeschwindigkeit.

Zu den digitalen Anemometern zählen Hitzedraht-, Ultraschall und Laser-Doppler-Windmesser. Digitale Windmesser werden meist in der Wissenschaft sowie im professionellen Rahmen eingesetzt. Für den Privatgebrauch kommen vornehmlich Ultraschall-Windmesser infrage.

Es gibt sowohl tragbare als auch stationäre Windmesser. Abhängig von Modell und Bauweise verfügen moderne Windmesser evtl. über zusätzliche Funktionen. Manche Geräte können beispielsweise die Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder den Regen messen. Dies trifft in erster Linie auf Anemometer zu, welche Bestandteil stationärer Wetterstationen sind.

Welche Windmesser Varianten gibt es?

Flügelrad-Anemometer

Windmesser, welche auf dem Flügelradprinzip aufbauen, ähneln optisch gesehen kleinen Windrädern. Aufgrund seiner leichten Bauweise und der dünnen Achse ist der Anlaufwiderstand des Rades sehr gering, wodurch auch niedrige Windgeschwindigkeiten präzise gemessen werden können. Bei hindurchströmendem Wind beginnt der Rotor damit, sich zu drehen. Aus der Winkelgeschwindigkeit des Flügelrades wird anschließend die Windgeschwindigkeit errechnet. Während dies bei modernen Flügelrad-Anemometern auf elektronische Weise geschieht, verwendeten ältere Varianten ein mechanisches Zählwerk.

Wegen ihrer Bauweise eignen sich Flügelrad-Anemometer sowohl für die Messung niedriger als auch höherer Windgeschwindigkeiten. Sie können auch zur Messung von Strömungen unter Wasser eingesetzt werden.

Handliche Flügelrad-Windmesser sind weit verbreitet und kommen im privaten wie professionellen Umfeld zum Einsatz. Häufige Einsatzgebiete sind der Flug- und Segelsport sowie die Lüftungs- und Heizungstechnik.

Platten-Anemometer

Unter dem Begriff Platten-Anemometer versteht man zwei baulich unterschiedliche Varianten von Windmessgeräten. Ihre Gemeinsamkeit besteht in der Verwendung einer großen, rechtwinkligen Platte. Sobald Wind auf die Platte trifft, wird sie aus ihrer senkrechten Position gedrückt.

Die ältere Variante, der sogenannte Schwingplatten-Windmesser, wurde einst von Leonardo da Vinci verwendet. Wird die Platte vom Wind nach hinten gedrückt, lässt sich anhand eine Strichskala der Neigungswinkel ablesen, wodurch Rückschlüsse auf die Windgeschwindigkeit möglich sind. Durch ihr Eigengewicht bewegt sich die Platte bei Windflaute von selbst wieder in ihre Ausgangsposition.

Beim moderneren Druckplatten-Anemometer wird die Platte von einer Rückstellfederung auf ihre Ausgangsposition zurückgebracht. Die Windgeschwindigkeit kann von einem Zeiger abgelesen werden.

Platten-Anemometer gelten als veraltet und kommen nur noch selten zum Einsatz. Aufgrund ihrer einfachen Bauweise sind Modelle nach dem Schwingplattenprinzip heutzutage noch in manchen Gärten als Schmuck oder in Kombination mit einer Wetterfahne zu finden.

Schalen-Anemometer

Diese Windmesser bestehen aus drei halbkugelförmigen Schalen, welche an einer vertikalen Rotorachse angebracht sind. Durch den Wind werden die Kugelschalen in Umlauf gebracht. Gleichzeitig bremst der Wind diese jedoch auch ab. Aus dem Grund reagieren diese Modelle langsamer auf Änderungen der Windgeschwindigkeit als beispielsweise Flügelrad-Anemometer.

Schalen-Windmesser existieren als stationäre oder handliche Varianten. Ab welcher Windgeschwindigkeit die Geräte anspringen, hängt vom Preis ab.

Staudruck-Anemometer

Dieser Windmesser wird auch als Staudrucksonde bezeichnet. Die bekannteste Variante kommt bei Flugzeugen unter dem Namen Pilotrohr zum Einsatz.

Das Funktionsprinzip basiert auf dem Druckunterschied zwischen dem statischen Druck und dem Gesamtdruck. Ein Pilotenrohr verfügt über ein Rohr, welches parallel zur Strömung ausgerichtet ist. Die Luft trifft frontal auf die Rohröffnung und durchströmt das Staurohr. Durch eine im hinteren Teil angebrachte Druckmesseinrichtung kann anhand der Differenz zwischen dem statischen Druck und dem Gesamtdruck die Fließgeschwindigkeit der Luft ermittelt werden.

Staudruck-Anemometer sind auf die Messung hoher Windgeschwindigkeiten ausgelegt. Für niedrigere Geschwindigkeiten sind sie weniger geeignet. Neben ihrer Pilotrohr-Variante waren Staudruck-Anemometer früher ein fester Bestandteil vieler meteorologischer Stationen.

Ultraschall-Anemometer

Moderne Windmesser setzen mittlerweile häufig auf Ultraschallwellen, für eine präzise Messung der Windgeschwindigkeit. Es existieren verschiedene Varianten.

Bei Windmessern, welche auf dem Prinzip der Laufzeitmessung basieren, wird die Laufzeit von Ultraschallwellen über mehrere Messstrecken hinweg gemessen. Durch die abwechselnde Nutzung verschiedener Messstrecken kann die Schallgeschwindigkeit in unterschiedlichen Richtungen des Raumes gemessen werden. Dies erlaubt eine präzise Messung der horizontalen und vertikalen Windgeschwindigkeit. Letzteres ist mit vielen anderen Varianten nicht möglich.

Eine weitere Verbesserung der Ultraschall-Windmessung stellen Windmesser dar, welche auf der akustischen Resonanz basieren. Diese Messgeräte bestehen aus zwei Platten, zwischen denen die Luft hindurchströmen kann. Die Platten verfügen über kleine Hohlräume, die mit schwingenden Membranen versehen sind. Diese erzeugen und empfangen akustische Ultraschallwellen.

Die akustischen Schallwellen werden mehrfach reflektiert. Hierdurch entsteht eine permanente Welle senkrecht zur Windrichtung sowie eine Transversalwelle, welche sich parallel zur Windrichtung bewegt. Durch die hindurchströmende Luft kommt es zu einer Veränderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit. Die hierdurch erzeugte Phasenverschiebung erlaubt eine präzise Messung der Windgeschwindigkeit.

Indem abwechselnd verschiedene Membranenpaare zur Messung verwendet werden, lässt sich neben der Windgeschwindigkeit auch die Windrichtung genau bestimmen.

Hitzedraht-Anemometer

Der zentrale Bestandteil eines thermischen Windmessers ist ein elektrisch beheiztes Sensorelement. Der elektrische Widerstand des Elements ist abhängig von der Temperatur. Wird der Sensor von Luft umströmt, beschleunigt dies den Wärmetransport, wodurch es zu Änderungen des elektrischen Widerstandes kommt. Durch die Messung der elektrischen Größen sind Rückschlüsse auf die Strömungsgeschwindigkeit der Luft möglich.

Bei der Kalibrierung eines Hitzedraht-Anemometers müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden, welche die Messung beeinflussen können. So kann die Umgebungstemperatur eine genaue Messung des Hitzedrahtsignals erschweren. Durch eine Anpassung der Sensortemperatur kann der hieraus resultierende Messfehler jedoch auf ca. 1 % gesenkt werden.

Laser-Doppler-Anemometer

Diese Windmesser arbeiten auf Grundlage der Laser-Doppler-Technik. Ein Laserstrahl wird durch einen Strahlteiler in zwei separate Strahlen aufgeteilt. Diese kreuzen sich am Messpunkt wieder und erzeugen ein Interferenzstreifenmuster. Wird ein Partikel durch die Windströmung durch das Streifenmuster bewegt, entsteht ein Streulichtsignal, welches in einem Photodetektor erkannt wird. Hieraus lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit erfassen.

Diese Windmesser kommen hauptsächlich in wissenschaftlichen und kommerziellen Bereichen zur Anwendung.

Windmesser für das Smartphone

Es gibt zusätzlich spezielle Windmesser, welche für die Verwendung mit einem Smartphone gedacht sind. Diese lassen sich in das Handy einstöpseln und bestehen aus Windblättern, welche mit einem Magneten ausgestattet sind. Werden diese durch den Wind zum Drehen gebracht, wird ein Magnetfeld erzeugt. Die entstehende Spannung wird durch eine dazugehörige App ausgewertet.

Mit einem solchen Gerät ist es möglich, Windgeschwindigkeiten zwischen 2 und 25 Metern pro Sekunde zu messen.

Worin unterscheiden sich teure von günstigen Geräten?

Die günstigsten Windmesser sind bereits ab 11 Euro zu haben. Teurere Modelle können hingegen schnell mehrere Hundert Euro kosten. Die Größe des Messbereiches sowie die Messgenauigkeit hängt zum Teil vom Preis ab. Auch günstige Windmesser können genaue Ergebnisse liefern.

Besonders genaue Messergebnisse sind durch Ultraschall-Windmesser möglich. Diese bieten zudem den Vorteil, dass sie auch Daten zur vertikalen Windgeschwindigkeit liefern. Diese Geräte kosten meist 100 Euro aufwärts.

Ein weiterer Unterschied zwischen günstigen und kostspieligeren Varianten ist das Vorhandensein eines Messdatenspeichers. Dieser erlaubt es, die gemessenen Ergebnisse aufzuzeichnen und so die Entwicklung der Windgeschwindigkeit über einen längeren Zeitraum hinweg nachzuverfolgen. Billigere Varianten verfügen über keinen Speicher, während teurere Anemometer ausreichend Speicherplatz für Hunderte von Messwerten haben.

Worauf sollte man beim Kauf achten?

Messgenauigkeit

Günstige mechanische Windmesser haben eine Genauigkeit zwischen +/- 3 bis 5 %. Für die meisten privaten Zwecke wie z. B. Drachenfliegen ist dies völlig ausreichend. Eine höhere Messgenauigkeit ist mit teureren Ultraschall-Windmessern möglich.

Stromversorgung

Die meisten Windmesser werden mit Batterien betrieben. Es kann sich dabei um AAA-Batterien, größere CR2-Modelle als auch um kleine Knopfbatterien handeln. Eine bessere Batterieversorgung bedeutet, dass die Geräte länger einsatzbereit sind. Hierdurch steigt jedoch auch das Gewicht.

Alternativ gibt es einige Modelle, welche mittels Solarzellen betrieben werden. Der offensichtliche Nachteil hierbei ist jedoch, dass sie Sonnenlicht benötigen und daher bei Dunkelheit oder starker Bewölkung nicht verwendet werden können.

Messdatenspeicher

Messdatenspeicher ermöglichen es, die gesammelten Daten aufzuzeichnen. Dies erlaubt eine langfristige Analyse der Windverhältnisse. Wer nur an den aktuellen Windverhältnissen interessiert ist, kann auf einen solchen Speicher verzichten.

Zusatzfunktionen

Kostspieligere Geräte verfügen über eine Reihe von Zusatzfunktionen. Diese erlauben es beispielsweise den Luftdruck, die Luftfeuchtigkeit, die Windrichtung oder die Temperatur zu messen.

Weil sowohl Luftdruck als auch Luftfeuchtigkeit durchaus Einfluss auf die Flugeigenschaften von Drohnen oder Modellflugzeugen haben können, kann die Anschaffung solcher, komplexeren Geräte, abhängig vom Hobby, durchaus sinnvoll sein.

Welche bekannten Marken gibt es?

Technoline Windmesser

Technoline bietet Windmesser an, welche sich im mittleren bis niedrigen Preissegment bewegen. Das Sortiment umfasst sowohl kleine mobile Windmesser als auch stationäre Anemometer und Wetterstationen. Die Verarbeitung und Messgenauigkeit der Geräte ist trotz des moderaten Preises relativ hoch.

Netatmo Windmesser

Netatmo bietet Anemometer an, welche für stationäre Wetterstationen gedacht sind. Der Schwerpunkt liegt auf hochwertigen digitalen Windmessern, welche zudem über ein schickes Design verfügen. Der Preis ist etwas höher als bei Technoline.

Skywatch Windmesser

Wer auf der Suche nach hochwertigen Windmessern ist, welche auch höheren professionellen Ansprüchen gerecht werden, trifft mit Geräten der Skywatch-Reihe von Weathertec eine gute Wahl. Die Windmessgeräte verfügen über eine abnehmbare Schutzkappe und sind auch für den Einsatz auf hoher See geeignet. Die Preise bewegen sich je nach Modell im mittleren bis zweistelligen Bereich.

Testo Windmesser

Testo bietet eine große Zahl unterschiedlicher Messgeräte an. Das Sortiment umfasst dabei sowohl Geräte im mittleren Preissegment als auch hochwertige Anemometer mit hoher Messgenauigkeit und zahlreichen Extrafunktionen, welche mehrere Hundert Euro kosten.

Proster Windmesser

Proster bietet handliche Geräte zu kleinen Preisen an. Obwohl sich das Sortiment eher im niedrigen bis mittleren Preissegment bewegt, ist die Qualität der Messgeräte hoch. Wer nach einem günstigen Windmesser ohne viel Zusatzfunktionen sucht, trifft hier eine gute Wahl.

Welches Zubehör ist sinnvoll?

Für längerfristige Windmessungen im Freien eignen sich Stative, an welchen mobile Windmesser sicher angebracht werden können. Wird der Windmesser nicht benötigt, kann er mit einer Schutztasche sicher mitgeführt werden. Sollen präzise Windgeschwindigkeiten aus bestimmten Winkeln gemessen werden, eignen sich Geräte mit einem Windtunnel, welchen einige Hersteller separat anbieten. Zur Speicherung und Verarbeitung der aufgenommenen Messdaten auf einem PC gibt es Interface-Adapter und Software.

Manche Hersteller wie z. B. Netatmo bieten modulare Wetterstationen an, die je nach Bedarf mit unterschiedlichen Messgeräten ausgestattet werden können.

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Letzte Aktualisierung am 25.11.2020 / Affiliate Links / Bilder von der Amazon Product Advertising API | Bestseller werden nach dem Amazon Verkaufsrang ausgegeben und 1x täglich durch uns aktualisiert.  Der Verkaufsrang oder Preis, sowie auch die Verfügbarkeit, sind möglicherweise inzwischen geändert worden und auf dieser Seite nicht mehr aktuell.

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Der "Hobbyschrauber" Kai W. ist unser verantwortlicher Redakteur. Mit vielen Jahren Erfahrung in handwerklichen Bereichen (Feinmechanik, Metallverarbeitung/Fensterbau, Möbel- und Küchenmontage, sowie hausmeisterliche Tätigkeiten) kennt der verantwortliche Redakteur dieser Seite sich bestens mit den verschiedenen Gerätschaften aus und betreibt schon seit 2016 diverse Projekte zum Thema Wohnen, Bauen, Immobilien und Garten. Dieses Wissen nutzt er nun, um einen großen Ratgeber zum Thema Handwerkszeug auf die Beine zu stellen.