Principes de base de la technologie de mesure du vent

1. Principes de base
Contrairement à la plupart des mesures météorologiques, qui sont des scalaires, la vitesse du vent est un vecteur. Pour le déterminer complètement, trois informations sont nécessaires : soit les trois composantes, soit la grandeur et la direction (déterminées par deux angles). Cependant, comme la composante verticale (du moins en moyenne) est généralement très petite par rapport aux composantes horizontales de la vitesse du vent et que la mesure de la composante verticale est donc assez difficile, la vitesse du vent est généralement comprise comme la composante horizontale. Pour le déterminer, deux informations suffisent : soit les deux composantes (NS, WO), soit la grandeur et la direction. Une caractéristique du vent qui est particulièrement perceptible lorsque la vitesse du vent est élevée est sa rafale. Selon les deux éléments déterminants de l'indication du vent, une distinction est faite entre la rafale de la direction du vent et la rafale de la vitesse du vent.

2. Déterminer la direction du vent
La direction du vent de surface peut être estimée approximativement sans aucun outil spécial. Ceci est plus précisément possible avec des panaches de fumée, à condition que plusieurs cheminées soient quelque peu réparties dans la direction du vent. La direction du vent est toujours la direction d’où vient le vent. Pour un affichage plus précis et notamment pour l'enregistrement de la direction du vent, on utilise des girouettes dont la position est transmise mécaniquement ou électriquement (capteurs de contact, de résistance, de champ tournant) à l'appareil d'affichage ou d'enregistrement. Lors de leur mise en place, il faut veiller particulièrement à ce qu'ils n'aient pas une position privilégiée et n'indiquent donc pas la mauvaise direction - surtout par vent faible.
Outre l'indication de la direction du vent selon les quatre points cardinaux et leurs subdivisions, il est courant, notamment dans le service synoptique, d'indiquer la direction en degrés, les unités de degrés étant omises en raison de l'imprécision de la détermination (rafales). Ils correspondent entre eux :

La valeur 00 fait référence à des vents calmes.

3.0 Détermination de la vitesse du vent
La vitesse du vent peut également être estimée sans aucun outil spécial. Les informations sont alors données soit selon l'échelle de Beaufort, soit en valeurs de vitesse équivalentes.
Les différents niveaux de l'échelle de Beaufort sont associés à des effets caractéristiques du vent sur les terres (fumée, arbres, etc.) et sur la mer (vagues). Les plages en ms"1 données dans le tableau s'appliquent à un anémomètre à une hauteur de 6 m. Elles peuvent facilement être converties en d'autres unités.

Dans le service synoptique, la vitesse du vent est généralement donnée en nœuds (= milles nautiques/heure).

La méthode évidente de détermination de la vitesse du vent en marquant l'air et en suivant le mouvement de la marque est utilisée dans les mesures aérologiques du vent - en dehors des mesures occasionnelles de ce type, par exemple dans les études micrométéorologiques avec des boules de fumée, des petits ballons, etc. Ici, vous visez soit un émetteur (émetteur radio) soit un réflecteur (radar) attaché au ballon, vous calculez la trajectoire du ballon et à partir de là, vous calculez ensuite la quantité et la direction du vent à l'altitude respective. Cette mesure du vent à l'aide de marqueurs peut également inclure l'estimation de la direction et de la vitesse du vent à l'aide de miroirs à nuages.
Pour la plupart des mesures de la vitesse du vent, des méthodes indirectes sont utilisées, c'est-à-dire que la force du vent est déduite de l'ampleur des effets du vent. Il convient de mentionner ici en particulier la pression dynamique et le transfert de chaleur (refroidissement), qui constituent la base des méthodes de mesure de la vitesse du vent les plus couramment utilisées. Le transfert de masse (évaporation) et le frottement, qui jouent parfois un rôle dans les méthodes de mesure de la pression dynamique, sont étroitement liés au transfert de chaleur. Enfin, il convient de mentionner la propagation du son. Par rapport aux deux premières méthodes mentionnées, celles énumérées plus loin jouent un rôle secondaire.

3.1 Les méthodes de mesure de la pression dynamique
L'appareil le plus courant pour mesurer la vitesse du vent à l'aide de la méthode de pression dynamique est le tube de Pitot de Prandtl. Il est constitué de deux tubes emboîtés l'un dans l'autre (voir dessin). Le tube intérieur est ouvert à l'avant (buse de fosse) et fermé du tube extérieur. Ce dernier se termine à l'avant par un hémisphère dans lequel s'écoule la chambre à air ouverte. Derrière le tube de Pitot, le tube extérieur comporte une fente annulaire (buse annulaire) ou deux ou plusieurs petits trous. Selon les lois de l'aérodynamique, la surpression p _s (pression dynamique) sur une surface exposée verticalement au vent est

p _s = 0,5-p _L -v ² . (1)

Où v est la vitesse du vent et p _L est la densité de l'air.
La pression totale p ₁ à l'extrémité du tube de Pitot est composée de la pression dynamique p _s et de la pression d'air statique p ₀

p ₁ = p _s + p ₀ (2)

La pression sur la paroi du cylindre du tube extérieur, p2, est, puisqu'il n'y a pas de contre-pression à cet endroit, égale à la pression statique de l'air p0 moins une pression négative proportionnelle à la contre-pression, qui est si petite qu'elle peut être négligée en raison de la conception spéciale du tube de Pitot de Prandtl.

p ₂ = p ₀ - (3)

La différence entre les deux pressions P2 et pi est

Δp = p ₁ - p ₂ = 0,5-p _L -v ² (4)

proportionnelle au carré de la vitesse du vent. Si pL est connu, alors à partir de la différence de pression Δ on peut calculer

v=√[(2 •Δp) / p _L ]

V p _l calcule directement la vitesse du vent v.
Comparé à la pression atmosphérique normale, Δp est faible. Pour 10 °C, 1013 hPa (p _L = 1,25 kg-m _-3 ) on trouve

Δp est également souvent donné en mm WS (1 millimètre de colonne d'eau = 9,81 Pa).

La pression sur la buse de Pitot p ₁ et la pression sur la buse annulaire p ₂ sont transmises à un micromanomètre différentiel via des conduites flexibles. En principe, cela correspond à un tube communicant (tube en U). Si p ₁ agit d'un côté du liquide dans le tube et p ₂ de l'autre, le liquide dans la jambe avec la pression la plus basse montera jusqu'à ce que la différence de pression causée par la différence de niveau du liquide soit égale à la pression dynamique Δp. Comme Δp est très petit, une branche du micromanomètre est inclinée. Si α est l'angle d'inclinaison, ρ _F est la densité du liquide de remplissage et ΔI est le déplacement de l'extrémité du fil liquide à un niveau constant dans la deuxième branche, qui est donc conçue comme une auge large, la différence de pression est

Δp = ρ _F -g-ΔI-sin(α). (6)

Le pied mobile peut être fixé à plusieurs angles d'inclinaison différents. L'alcool coloré (ρ _F = 791 kg-m _-3 ) est utilisé comme fluide de remplissage pour le micromanomètre. Pour la position la plus sensible du micromanomètre utilisé (sin(α) = 1/25 = 0,04) à 20 °C et 960 hPa, l'équation numérique

v = 0,7438 √Δl. (7)

Il donne v en ms ^-1 si ΔI est utilisé en mm (colonne alcool). À de faibles vitesses de vent (v<0,7 ms ^-1 ), on ne peut guère s'attendre à de bonnes valeurs mesurées, contrairement aux vitesses de vent élevées.
Le micromanomètre décrit ici n'est pas adapté aux enregistrements. Les balances à anneaux et les corps plongeurs sont principalement utilisés à cette fin. Dans ce dernier cas, l'affichage peut même être linéarisé en façonnant de manière appropriée la cloche de plongée, à l'intérieur de laquelle pi est introduit tandis que p2 prévaut à l'extérieur. Cependant, pour des mesures réelles à v < 1 ms ^-1, la déviation n'est guère utile non plus. Étant donné que Δp ne peut être calculé avec le tube de Pitot dans l'équation (5) que si la buse pointe dans la direction du vent (des écarts directionnels allant jusqu'à ±15° entraînent encore des erreurs tolérables), les tubes de Pitot des stations météorologiques sont couplés à une girouette.
Extérieurement, une sonde de débit est très similaire à un tube de Pitot, mais dans ce cas, l'air circule à travers le tube. Celui-ci pénètre dans le tuyau au niveau du tube de Pitot, traverse une chambre de mesure et quitte l'appareil via la buse annulaire. Dans la chambre de mesure, le flux dévie une double palette (pression dynamique et effet de frottement) contre la force de rappel d'un ressort. La déviation, lue à l'aide d'une aiguille reliée à la double lame, est une mesure de la vitesse du vent à mesurer. Différentes plages de mesure peuvent être réglées à l'aide de buses dans le trajet d'écoulement.

L'effet de la pression dynamique est également à la base de l'indicateur de vent avec plaques de vent, qui sont probablement le plus ancien anémomètre jamais construit et qui se composent de plaques suspendues verticalement qui sont soulevées par le vent. Leur écart par rapport à la verticale est une mesure approximative de la vitesse du vent. Aujourd’hui, ils sont à peine représentés dans la pratique. En revanche, les anémomètres à coupelles captives, c'est-à-dire les anémomètres à coupelles comportant de nombreuses coupelles (jusqu'à 12) qui ne peuvent tourner que de manière limitée autour de leur axe, sont encore utilisés aujourd'hui. Le couple provoqué par la pression dynamique est compensé par un ressort, de sorte que la déviation (angle de rotation) est une mesure de la vitesse du vent. En raison de la relation quadratique entre la pression dynamique et la vitesse du vent, l'angle de rotation est une fonction quadratique de la vitesse du vent.


3.2 Les anémomètres à coupelle rotative
Les anémomètres à coupelle rotative sont également basés sur l'effet de pression dynamique, mais représentent un groupe distinct en raison de la relation linéaire entre la variable mesurée principale (fréquence de rotation) et la vitesse du vent. Ils portent une étoile de trois ou quatre coupes généralement hémisphériques sur un axe vertical. Dans un flux, ils tournent autour de l'axe. Comme les coques sont dans une position différente par rapport à l'écoulement à chaque instant de rotation de la croix de coque, la progression temporelle de la pression dynamique agissant sur elles est une fonction très complexe.
Pour simplifier, considérons deux coquilles opposées dont les bras sont perpendiculaires au vent. La croix de coupe a une fréquence de rotation constante v correspondant à la vitesse du vent v. Si r est la distance du centre de la coque à l'axe de l'anémomètre, alors u = 2-r-π-v est la vitesse orbitale du centre de la coque. Comme la croix de la coque tourne de telle manière que la vitesse instantanée de la coque concave vers le vent a la même direction que le vent lui-même, la vitesse relative du vent par rapport à la coque, qui est décisive pour la pression dynamique, est donnée par (vu). En revanche, la coquille convexe vers le vent se déplace contre le vent. Pour eux, la vitesse relative du vent par rapport à la coque est donnée par (v + u). Dans les deux cas, la pression dynamique est proportionnelle au carré des vitesses relatives. Dans l'état de rotation stationnaire considéré ici, à l'exception du frottement (roulement d'essieu), les couples de direction opposée émanant des deux coques opposées doivent être égaux. Dans le cas contraire, une accélération (changement de vitesse) se produirait, ce qui contredit l’hypothèse de conditions stationnaires. Ce couple est le produit de la distance du centre de la coque r et de la force exercée sur la coque par la pression dynamique. Cette force est proportionnelle à la pression dynamique. Cependant, le facteur de proportionnalité f est plus grand pour la coque concave (fi) que pour la coque convexe (f2).

La condition d'équilibre est :

f _i -r• 0,5•p _L •(v - u) ² = f ₂ -r • 0,5 •p _L •(v + u) ² . (8)

Cela signifie

V = [(√ f ₁ +&radicf ₂ )/(√f ₁ -&radicf ₂ )]• et

La vitesse orbitale u des coques et donc la fréquence de rotation de l'axe de la croix de coque v = u/(2-r-π) est donc proportionnelle à la vitesse du vent v. Le facteur de proportionnalité dans l'équation (9) a des valeurs autour de 2,6 pour les croix de coupe habituelles à coques hémisphériques. De cela, nous trouvons f ₁ /f ₂ ~ 5. Cela signifie que lorsque la croix de coupe est au repos (u = 0), la force sur l'hémisphère concave est cinq fois plus grande que sur l'hémisphère convexe (coupe du vent).
Dans la dérivation ci-dessus, l’absence de frottement a été supposée. En réalité, bien sûr, le frottement ne peut pas être négligé et l’équation de condition d’équilibre (8) doit contenir un terme de frottement. Bien que le frottement soit pratiquement imperceptible à des vitesses de vent élevées, il provoque u = 0 lorsque v > 0 ; Cela signifie que la croix de coupe ne bouge plus à faible vitesse de vent. En pratique, l’approche

v = a + bu (10)

s'est avéré suffisamment précis, où v < au = 0. A est appelée la vitesse de départ, bien que la croix de coupe démarre généralement du repos à une v un peu plus élevée. Pour les croix de coupe habituelles, a a des valeurs comprises entre 0,2 et 1 ms"1, b la valeur de 2,6 déjà mentionnée ci-dessus.
En raison du frottement, les anémomètres à coupelle ne peuvent pas du tout mesurer les vitesses du vent inférieures à a, et les vitesses du vent légèrement supérieures à a ne peuvent être mesurées que de manière incorrecte. C'est pourquoi on tente de réduire ce phénomène, ce qui est possible grâce à des roulements à roulement lisse, en comptant les tours avec des barrières lumineuses, en réduisant le poids des coques, etc., mais qui est limité par la robustesse nécessaire du convertisseur de couple transversal à coque.
Les équations ci-dessus s'appliquent à une valeur v constante. Lorsque la valeur v change rapidement, c'est-à-dire lorsque le vent souffle en rafales, l'inertie devient perceptible. Cela fait que la vitesse du vent enregistrée est plus douce que la vitesse réelle du vent. De plus, les anémomètres à coupelle s'adaptent plus rapidement à l'augmentation de v qu'à la diminution de v (f ₁ <=> 5 •f ₂ ), de sorte que dans les vents violents, la moyenne calculée est supérieure à la moyenne réelle. Malgré ces inconvénients, les anémomètres à coupelles sont utilisés partout. Outre la facilité d'enregistrement, cela est principalement dû à l'indépendance de leur affichage par rapport à la direction du vent.
Une variante fréquemment utilisée de l'anémomètre à coupelle est l'anémomètre à contact, qui est encore utilisé aujourd'hui sur des terrains inaccessibles sans connexion au réseau électrique public (fonctionnement sur batterie). Dans ce cas, la rotation est transmise via une vis sans fin à une roue de contact, qui ferme un contact électrique après N tours. Pour éviter que le contact reste bloqué (et que la batterie s'épuise), des contacts de chute sont installés qui ne se ferment que pendant une courte durée. Si n est la fréquence de contact, la fréquence de rotation est v = Nn et la vitesse orbitale est u = 2 • r • π •v = 2 •r •π •N •n. Inséré dans l'équation de l'anémomètre (10), cela donne

c = 2-rnNb (11)

l'équation

v = a + 2 • r • π • v • b = a + 2 • r • π • N• b • n= a + c • n. (12)

Parfois, la trajectoire du vent est spécifiée pour un anémomètre. Elle est définie comme la distance w qu'un quantum d'air doit parcourir pour compenser l'effet de z. B. N = 50 tours de la coupe transversale :

w = ( N • v) / v. (13)

Pour les mesures individuelles, vous pouvez arrêter le temps entre deux ou plusieurs contacts. À des fins d'enregistrement, une marque est inscrite sur le papier d'un chronographe par contact. Les chronographes conventionnels possèdent un tambour qui tourne autour de son axe vertical une fois par heure. En même temps, la plume est abaissée d'environ 1 cm, de sorte qu'une spirale apparaît sur le papier, qui porte les marques de contact. En lisant le temps entre deux contacts (évaluation fine) ou en comptant les contacts par quart d'heure ou par heure (évaluation grossière), on obtient l'évolution temporelle de la vitesse du vent à l'aide de la courbe d'étalonnage correspondant à l'équation (12).
Aujourd'hui, les anémomètres à coupelle modernes sont généralement équipés de barrières lumineuses ou de générateurs d'impulsions inductifs qui émettent une ou plusieurs impulsions électriques par rotation de l'anémomètre à coupelle. En comptant ces impulsions dans des compteurs électroniques ou électromécaniques sur une certaine période de temps (généralement 10 minutes ou 1 heure), on obtient des moyennes temporelles de la vitesse du vent. En utilisant des circuits électroniques de contrôle numériques spéciaux (dans le cas le plus simple en interposant des sous-verres électroniques) ou en utilisant des microprocesseurs, il est possible d'afficher la vitesse du vent dans n'importe quelle unité souhaitée (ms"1, km-h"1, nœuds).
Une lecture directe est possible avec des anémomètres à main en forme de coupe, qui génèrent la déviation de l'aiguille mécaniquement à l'aide d'une action centrifuge.
Si une dynamo est placée sur l'axe de la croix à coupelles, la tension générée est proportionnelle à la fréquence de rotation et donc à v. On peut alors lire v directement à partir d'un voltmètre convenablement calibré ou l'enregistrer avec un appareil d'enregistrement électrique (enregistreur de rafales).
Les anémomètres à girouette sont apparentés aux anémomètres à coupelle. Ici, le vent entraîne une roue à aubes semblable à une roue de moulin à vent. Avec ces anémomètres, la fréquence de rotation est également proportionnelle à la vitesse du vent. Leur vitesse de démarrage est généralement inférieure à celle des anémomètres à coupelles. En météorologie, ils ne sont cependant pratiquement utilisés que comme anémomètres portatifs, car ils dépendent de la direction et leur axe doit toujours pointer dans la direction du vent.


3.3 Les anémomètres thermiques
Si un corps est chauffé (par exemple électriquement), la différence entre la température du corps et la température de l'air dépend du coefficient de transfert de chaleur ai_ et donc de la vitesse du vent v (voir tâche 2). Le capteur de mesure est soit un fil fin serré entre deux pointes (anémomètre à fil chaud), soit un film métallique mince en platine ou en tungstène appliqué sur un corps en quartz ou en céramique de géométries diverses (sonde à film chaud). La chaleur dissipée par le flux (quantité de refroidissement) est une mesure de la vitesse du milieu entrant, la relation très complexe entre la vitesse des particules et la dissipation de chaleur pour les formes de sonde individuelles devant généralement être déterminée expérimentalement, c'est-à-dire que chaque capteur est calibré. Pour l'état d'équilibre thermique, la perte de chaleur (refroidissement) du fil chaud est égale à la puissance électrique fournie. Pour les sondes à fil chaud et à film chaud, cette relation peut être exprimée pour un rapport de surchauffe donné dans un milieu d'écoulement donné à température constante par l'équation

R _v /(R _v -R ₀ ) J ² = a + b • v ^1/n (14)

être décrit. Où R _v est la résistance à chaud ou de fonctionnement de la sonde, R ₀ est la résistance de la sonde à température moyenne, J est le courant de chauffage et v est la vitesse d'écoulement. Les constantes a, b et n (= 2 ... 2,5) dépendent de la forme de la sonde. Avec un courant de chauffage constant (anémomètre à courant constant), la résistance de fonctionnement de la sonde change en fonction de la vitesse du vent.
Dans la conception la plus simple, la sonde à fil chaud ou à film chaud exposée au flux d'air est située dans une branche d'un circuit en pont de Wheatstone. Le courant de pont presque constant chauffe la sonde de Δθ = 100 K à 300 K par rapport à la température de l'air θ _L . Les résistances de pont restantes sont indépendantes de la température, de sorte que la température ou la résistance de fonctionnement R _v peut être mesurée en fonction de la vitesse du vent via la tension de sortie du pont.
Afin de décrire le comportement du fil chaud par rapport aux fluctuations du vent, l'équation (14) déterminée empiriquement doit être complétée par un terme supplémentaire qui prend en compte l'inertie thermique de la sonde de mesure. L'équation approximative suivante est trouvée pour une sonde à fil chaud

R _v /(R _v -R ₀ ) J ² = a + b • v ^1/n + C/(R _v -R ₀ )• (dR _v / dt)

Voici

c = C/(α • R ₀

la capacité thermique modifiée du fil avec sa capacité thermique C et son coefficient de température a de résistance. L'intégration de cette équation différentielle conduit finalement à une équation pour la constante de temps τ, selon laquelle l'anémomètre s'est ajusté à la nouvelle valeur de la vitesse du vent jusqu'à 1/e après un changement soudain de la vitesse du vent

τ = (R _v • c)/(R ₀ • ( a + b • v ^1/n )) (17)

La constante de temps τ est proportionnelle à la capacité thermique modifiée et au rapport de résistance rv/ro de la sonde, où Rv est la moyenne à long terme de la résistance de fonctionnement du capteur à une vitesse moyenne donnée. De plus, t diminue avec l’augmentation de la vitesse du vent. Avec l'anémomètre à courant constant, des temps d'inertie de l'ordre de 10 ms ^-1 sont généralement obtenus à des vitesses de vent de l'ordre de 10 ms ^-1 .
Contrairement à l'anémomètre à courant constant, où le courant de pont J est constant, dans les anémomètres à température constante, la quantité de chaleur qui s'échappe est toujours compensée par une variation du courant de pont, de sorte que la sonde est maintenue à la température de surchauffe définie ou à une certaine résistance. Dans ce cas, la puissance de chauffage fournie ou - puisque les résistances du pont sont constantes - la tension d'alimentation du pont est une mesure de la vitesse du vent. En principe, l'anémomètre à température constante est constitué d'un circuit en pont de Wheatstone dont la tension de défaut, provoquée par le refroidissement de la sonde, est amplifiée par un servoamplificateur et renvoyée au circuit en pont dans la phase correcte. Cela réchauffe à nouveau la sonde et compense automatiquement la tension incorrecte. Dans ce mode de fonctionnement, on peut dire que la caractéristique de temps d'inertie de l'anémomètre peut être réduite d'un facteur de 0,5-rS. Ici, S est la transconductance du servo-amplificateur et r est une valeur dépendant de la résistance du capteur et du rapport de surchauffe. Cela permet d'atteindre des temps d'inertie de l'ordre de 2 à 10 µs.
Dans les anémomètres à température constante et à courant constant, les sondes réagissent à tout changement de dissipation de chaleur, y compris un changement de température de l'air. Par conséquent, des températures de fonctionnement élevées (environ 200 à 300 K au-dessus de la température de l'air) des sondes sont recherchées afin que l'erreur de température relative reste faible. Toutefois, si les températures de l'air diffèrent considérablement entre l'étalonnage et la mesure, l'influence de la température doit toujours être prise en compte ou éliminée par des circuits de compensation appropriés avec un capteur de température.
La relation non linéaire entre la variable mesurée et la vitesse du vent (v - J - ²ⁿ √v, où n peut prendre des valeurs comprises entre 2 et 2,5 selon le type de sonde) ne pose plus de difficultés dans le traitement moderne des données. Dans les appareils avec affichage optique de la vitesse du vent, la valeur mesurée est souvent linéarisée à l'aide d'amplificateurs logarithmiques.
Les sondes à fil chaud sont sensibles à la direction et ont leur sensibilité maximale lorsque le flux est perpendiculaire à l'axe. Dans la plage d'angle d'attaque de 45° < 0 < 135°, la vitesse effective du vent peut être approximée par :

v _eff = v • sin(θ). (18)

Cet effet est particulièrement utilisé dans les études de turbulence, par exemple lorsque le vecteur vent tridimensionnel et ses fluctuations doivent être mesurés à l'aide de trois fils chauds disposés perpendiculairement les uns aux autres, comme les coins d'un cube. Pratiquement toutes les connaissances empiriques sur la turbulence ont été obtenues à l’aide de tels dispositifs.

3.4 Anémomètre à ultrasons

Un anémomètre à ultrasons se compose généralement de quatre émetteurs/récepteurs à ultrasons placés aux coins d'un tétraèdre (virtuel, c'est-à-dire ouvert). Cet appareil, également monté sur un mât, envoie des ondes ultrasonores de chacun des quatre capteurs aux trois autres capteurs. Le vent déplace les ondes sonores horizontalement et verticalement, de sorte que le son atteint le capteur suivant avec un délai correspondant. À partir de ce délai, l'électronique de mesure calcule la vitesse horizontale et verticale du vent. Les avantages de l'anémomètre à ultrasons sont sa plus grande précision, l'absence d'inertie dans le système et la détection supplémentaire de la composante verticale du vent. Comme la vitesse du son dépend fortement de la température de l'air, le temps de parcours du son est mesuré dans les deux sens sur chacune des deux sections de mesure. Cela permet d'éliminer l'influence de la vitesse du son dépendante de la température sur le résultat de mesure en soustrayant les réciproques des temps de trajet mesurés. La fréquence de mesure dépend du temps de propagation du son sur les sections de mesure. Pour trois sections de mesure de 20 centimètres chacune, mesurées l'une après l'autre dans les deux sens, le temps total de propagation du son est d'environ cinq millisecondes. Cela signifie que jusqu'à 200 cycles de mesure par seconde sont possibles. Un système développé pour les mesures météorologiques est le SODAR, qui permet de prendre des mesures verticales et dans lequel l'émetteur et le récepteur sont sur le même plan.