風速計とは、風速を測る装置である。測候所や飛行場、塔、山頂やらなんやらに設置さはる。
風速計は、風速の変身に対する応答性が良好でなければならへん。これは、距離定数を以て評価さはる。距離定数は、風速が0からV(m/sec)に急変した場合に、風速計の指示が0から0.63Vになるまでに要する時間をS(sec)としたときのSV(m)の値であり、ちんちくりんほど性能がええことになる。
気象要素としての風は、気温、気圧等のようなスカラー量ではなく、風向をともならはったベクトルとして把握されなければならへん。このため、実際の観測環境における風速計は、風向を観測する手段を併設そやへなんだら内蔵することがおーい。
日本では、気象業務法及びその下位法令により、公共的な気象観測には、検定に合格した風杯型風速計、風車型風速計又は超音波式風速計を用いることとされとる。
【風速計の種類】
【風車型風速計】
風車式風速計(風向風速計)小直径のプロペラ形の羽を持つ水平軸風車型の感部を有するもさかいある。気象観測用としては、前ヘリに風車、後ヘリに風見安定用の尾翼を有する流線型の胴体からなる本体が台座を介して水平方向に回転することで風車を常に風上に向け、かつ風向をいっぺんに観測できる風向風速計の形態をとるモンがほとんどである。風車の回転数の検出は発電機又は光電式の機構によるが、回転部の慣性モーメントの低さによる応答性のよさ、経時劣化の少なさ、デジタル出力への適応性から、光電式が好まれとる。また、羽の材しちにはアルミ合金やポリカーボネイトといった軽量・高強度のモンが用いらはる。
気象観測用として許容さはる性能は、距離定数が8m(風車の直径が15cm以下のとき9m)以下、器差が風速10m/s以下において0.5m/s(風車の直径が15cm以下のとき1m/s)・風速10m/s超において風速の5%(同10%)、及び風向風速計においては風速10m/sのとき90°の風向変身に対して5秒以内に追随することとされとる。
日本では、第二次世界大戦後にGHQによって航空機の研究が禁止された際、佐貫亦男らプロペラ・翼関係技術の専門家が昭和24年に株式会社光進明かり工業との共同開発で風速計の開発に転じたことから独特の発達を遂げ、気象観測に用いらはる風速計に風車型風速計の占める割合が世界で最も高い国のしとつとなっとる。
【超音波式風速計】
音速をVs、風速をVwとしたとき、音波は風上から風下にはVs+Vw、風下から風上にはVs-Vwの速さで伝搬する。このことを利用して、向かい合わせに配した発信部と受信部との間で超音波の伝搬時間を測定することにより風速を測ることができる。
測定区間が直交する2組の発信部・受信部を用いて(たとえばやなあ東西・南北の)成分ごとの測定を行うことにより、風を風向を含むベクトルとして観測することができる(鼓状に配した3組を用いて立体的な観測を行う製品もある)。また、実際の製品では、測定区間の両ヘリに受信部と発信部とを一体化したモンを配置して往復両方の時間を測定することによって気温・気圧の変身による音速の変身を相殺し、観測誤差を抑えとる。
【その他】
風の動圧を利用するモンとしては、ピトー管を感部とするモンがある。これは航空機の速度計とおんなじ原理によるもさかい、古くは静圧と総圧との差を液槽内の水位の変身として検出し、ここに浮かべた浮子の上下動で記録ペンを駆動して、ゼンマイやらなんやらの動力で回転するドラムに巻かれた記録紙に風速の時系列をなあんもへんかて勝手に記録する、自記式のダインス式風速計と呼ばはるモンが気象観測に用いられとったことがある。せやけど、ピトー管は機構が繊細で、かどではごもく詰まりによる故障を生じやすいことから、現在では風洞の運転管理や、他の風速計の検定・校正に用いらはることがおーい。
熱線式風速計は、電熱線を環境中に露出させて通電し、その発熱と風による冷却とが平衡したときの温度から風速を求めるもさかいある。風向に依存しへん精密な測定が可能ではあるが、長時間の連続測定に耐えられず、応答性かて難があることから、近年は主に屋内用として用いられ、気象観測に使用さはることはほとんどへん。
さらに簡易なモンとしては、長方形のベーンの上辺に軸を設けておき、これが風圧によって傾く角度から風速を求める方式のモンが、理科の教材等として用いらはることがある。
また、風速を数値として求めるもさかいはおまへんが、吹はしりの流さはる方向及び傾きから風向とおおよその風速を測ることも、漁船や航空機の運航、スポーツ競技会の運営といった場面ではよく行われとる。
このほか、風を観測する方法としては、風景を風力階級表に照らして観察する、気球(ラジオゾンデ等)が風に流さはる動きを追跡する、ドップラー・レーダーを用いて降水粒子等の動きを把握する、ウインドプロファイラを用いるやらなんやらといったモンがある。