風速計

杯式風速計
杯式風速計是一種簡單的風速計。它由三到四個半球形轉(zhuǎn)杯組成，每個轉(zhuǎn)杯安裝在橫臂的一端，橫臂則安裝在縱軸上并且彼此之間成相同角度。空氣沿任何水平方向流過轉(zhuǎn)杯時，各轉(zhuǎn)杯相應(yīng)以正比于風速的速率轉(zhuǎn)動。因此，通過計算一定時間內(nèi)轉(zhuǎn)杯的轉(zhuǎn)數(shù)，即可得出各種速度范圍內(nèi)的平均風速。在安裝了四個轉(zhuǎn)杯的風速計上，由于轉(zhuǎn)杯在橫臂端點上對稱放置，因此始終會有一個轉(zhuǎn)杯的杯口迎著風，同時風吹向與其正對的轉(zhuǎn)杯的杯底。

當 Robinson 首次設(shè)計出這種風速計時，曾錯誤地宣稱，無論轉(zhuǎn)杯有多大或者橫臂有多長，轉(zhuǎn)杯的轉(zhuǎn)速始終等于風速的三分之一。雖然早期的獨立實驗似乎確認了這一點，但這離真相還很遙遠。后來發(fā)現(xiàn)，風速與轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速之間的實際關(guān)系（稱為風速計因子）取決于轉(zhuǎn)杯和橫臂的大小，其值可能介于二和三點幾之間。涉及風速計的每項實驗都不得不徹底重做。

加拿大人 John Patterson 于 1926 年開發(fā)出三杯式風速計，隨后美國的 Brevoort 和 Joiner 于 1935 年對其進行了改進，改進后的杯輪設(shè)計呈線型，最高轉(zhuǎn)速可達 60 mph，且誤差小于 3%。Patterson 發(fā)現(xiàn)，每個轉(zhuǎn)杯與風向成 45 度角時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩最大。三杯式風速計相較于四杯式風速計具有更加穩(wěn)定的轉(zhuǎn)矩，并且對陣風的響應(yīng)速度更快。

澳大利亞人 Derek Weston 于 1991 年對三杯式風速計做出了進一步的改進，改進后的風速計可同時測量風向和風速。Weston 在轉(zhuǎn)杯上附帶了一個標簽，這種標簽會隨風或逆風交替移動，從而提高或降低 杯輪的轉(zhuǎn)速。通過杯輪轉(zhuǎn)速的這些周期性變化即可算出風向，而風速依然取決于杯輪轉(zhuǎn)速的平均值。

三杯式風速計目前是風力行業(yè)進行風資源評估分析的標準風速計。NRG 系統(tǒng) #40C 是此用途中最常用的杯式風速計。由于歷史原因，風速計的大小以 crow 表示。