風速計（ふうそくけい）は、気象測器の一種。気象要素（観測要素）のうち風速を観測する器械である。測候所や飛行場、塔、山頂などに設置される。風は風向及び風速によってベクトルで表現される。
種類 風速計には、風圧を利用するもの、風速を回転速度に変換するもの、大気中の音波の伝播を利用するものがある。 風圧を利用するもの ダインス風圧計（ダインス自記風力計） - ピトー管を応用したもので屋外部と屋内部からなる大がかりな機器。静圧と総圧との差を液槽内の水位の変化として検出し、ここに浮かべた浮子の上下動で記録ペンを駆動して、ゼンマイなど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自動的に記録する。 風圧板 - 上辺に回転軸を付けておき、風が吹いてくる方向に面を向けるようにしたもので、無風時には板は垂れ下がり、風が強くなるほど板は水平に近くなる。板が水平に近くなるほど風圧の影響は小さくなるため、目盛は2次関数よりも等間隔に近くなる。 風速を回転速度に変換するもの 風圧は風速の2乗に比例するが、大気中の風車は適切に設計すれば定常状態で風速に比例して回るようになる原理を利用したもの。風杯型と風車型があり、世界的に広く用いられている方式である（詳細は後述）。 大気中の音波の伝播を利用するもの 測器が受ける応力を何らかの物理量に変える方式ではなく、測定場に超音波の送受をするプローブとそれを支えるフレームを設置するもの。超音波風向風速計がこれにあたる。
風杯型風速計 thumb|風杯型風速計 半球型または円錐型の風杯と呼ばれる部品3個ないし4個を垂直回転軸上のアームに取り付けたもので、風の強さを垂直軸の回転に変換して風速を測定する。風杯に風が当たると、凸面よりも凹面の方が空気抵抗が大きいために、凹面が押される方向に軸が回転する。
古くから実用化されたロビンソン風速計は風杯4個の四杯型で、垂直軸の回転をウォームギア機構で制御し、変速比10：1のギアを4連にした構造である。名称は発明者のロビンソン（イギリス人）にちなむ。ウォームホイールと各ギアの面には0から9の数字が付いており風程を読み取る。また、一定風程ごとに電気接点が閉じる構造となっており風程をカウンタなどで計数できる。古くは風杯を4つ持つもの（四杯式）が主力であり、かつては気象庁のシンボルマークに図案化されていた。
ロビンソン風速計は風速と風杯の回転速度が正比例する前提で考案されたが、実際にはかなりズレがあり、複雑な関数計算で補正を行っていた。また、ロビンソン風速計には風に含まれる乱流の度合いで風速対回転速度の関係が変化し、特に風速が約40m/sより低いと層流よりも乱流のほうが回転速度が高くなる欠点があった。そのため風杯を三個にするとともに、風杯の縁を丸めてビードを付け、風杯を取付ける腕の長さを調整した三杯型風速計が用いられるようになった。
気象観測用として許容される性能は、距離定数が12m（風杯の直径が5cm以下のとき13m）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％）とされている。
風車型風向風速計
飛行機のような胴体で前端に風車、胴体後部に風上の方向を向くための垂直翼を取り付けたもの。
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年に光進電気工業株式会社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た。
気象観測用として許容される性能は、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°の風向変化に対して5秒以内に追随することとされている。
ビラム風速計 直径約11cm、長さ約5cmの短い円筒の内部に風車を収めた構造の風速計。羽根の枚数は8枚のものが多い。小型のため工場内の作業環境測定や運動競技などで用いられる。
超音波式風速計 超音波風向風速計は超音波の送受をするプローブとそれを支えるフレームを設置する方法で、測定原理としてはドップラー法、シングアラウンド法、伝播時間差法があるが、市販されているものはすべて伝播時間差法を採用しているとされる。
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の速さで伝播する。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播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（例えば東西・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）。
外部雑音による誤差を生じやすく、風向・風速の確定には電算機処理が必要な一方、原理上、距離定数が存在せず、環境中に機械的作動部分を露出しないことから耐候性に優れ、また、防氷装置の実装も楽なことから、頻繁な点検を行いにくい僻地に設置されることが多い。
気象観測用として許容される器差は、風速6m/s以下において0.3m/s・風速6m/s超において風速の5％とされている。
三次元超音波風向風速計 thumb|300px|right|三次元超音波風向風速計 三次元超音波風向風速計は超音波の送受信機2組を120度の間隔で3方向から斜めに備える。斜めになった3組のセンサーから得られる伝播時間の差を演算することで、水平方向だけでなく上下方向の風速まで測定することが可能である。媒体である空気は気温によって超音波の伝播速度が変わるので、送信と受信を双方向から交互に行い、気温による差異を除外するように考慮されている谷村康行著、『超音波技術 基礎のきそ』、日刊工業新聞社、2007年11月29日初版1刷発行、ISBN 9784526059629。
熱線式風速計 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のである。風向に依存しない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、また大気中の塵の衝突で簡単にセンサー部が破損することから、主に屋内用として用いられ、気象観測に使用されることはほとんどない。
風向計
風向の観測は目視や測風気球、ラジオゾンデ等によっても行うことができるが、地上気象観測では風見鶏と同じ原理を用いる矢羽根式の風向計が用いられることが多い。
国際的には三杯型の風速計と矢羽根風向計を組み合わせたものを設置することが多い。日本国内では気象庁が全面的に風車型風向風速計を採用していることもあってか、風車型風向風速計が標準的に用いられている。
性能 起動風速 風杯や風車を用いた機械式の風速計において、停止状態から風杯や風車が回り始める風速（最低測定風速）である。風向計の場合の起動風速は、風向に対して風向計が真横を向くとともに風に正対するのに必要な最低風速である。風向計と風速計が一体の風車型風向風速計の場合、風速部の起動風速が低く風向部の起動風速が高いと、風車が風に正対できないために風速を弱く観測してしまう場合がある。
距離定数 風速計は、風速の変化に対する応答性が良好でなければならない。これは、距離定数を以て評価される。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、小さいほど性能が良いことになる。
日本における検定 日本では登録検定機関である気象業務支援センターの検定対象の気象測器とされている（気象測器検定も参照）。
風速計の歴史 気象観測に用いられる風力計、風速計には、圧力風力計（風による圧力が何らかの表示器に観察可能な変位を引き起こすもの）と回転式風速計（風によって水平軸もしくは垂直軸を回転させ、その回転速度を測るか回転数を数えるもの）がある。それぞれは独立に発達していった。
圧力風力計は、レオン・バッティスタ・アルベルティ（Leon Battista Alberti）が、1450年頃に初めて風圧を板の傾きで測る風力計（swinging-plate anemometer）を考案した。1667年にロバート・フック（Robert Fooke）が風力計を作った。彼が作った風力計は、長方形の板に風があたってその強さに応じて板が吹き上げられ、その吹き上げられた角度で風の強さを知るものだった。18世紀中頃には、物理学者ピエール・ブーゲ（Pierre Bouguer）が、バネの伸び縮みで風圧を測定する可搬型の風力計を作った。
圧力管を使った実用的な風力計は、1775年にイギリスの医師のジェームズ・リンド（James Lind）が作った。これはU字管のそれぞれの口の圧力差で風圧を測定するものだった。この型の風圧計は、1889年にイギリスの気象学者ウィリアム・ダインス（William Dines）が実用的で精巧な風圧計（ダインス風速計）に改良した。
回転式風速計は、その発達の際に自然と風車が参考にされた。ロバート・フックは自記気象観測装置用に、風車のように羽が風に対して垂直に回転する風車型の風速計を開発したが、実際には製作されなかった。この型の風速計は風向計としても使えるため、近代になって発達した。日本では1961年からこのプロペラ型風向風速計（エーロベン）が導入されている 。
水平に回転させる方式の風速計は、1673年ごろにフランスの時計職人だったルネ・グリエ（Rene Grillet）が開発した。彼の風速計は水平十字の各横木に4枚の薄板を蝶番でつないだものだった。1846年にアイルランドの天文学者トーマス・ロビンソン（Thomas Robinson）は、4杯式の風杯型風速計（ロビンソン風速計）を考案した。これは比較的回転が遅いため記録のための機構が簡便で済み、また風車型のように風向に合わせる必要もないため広く普及した。ところが、19世紀後半からカップの回転が風速と合わないという疑念が指摘され始めた。1926年にカナダ気象局の気象学者パターソン（John Patterson）が風洞実験から3つのカップを持った3杯式の優位性を提唱して、以後3杯式風杯型風速計が広まった。
脚注
出典
関連項目 気象観測 吹き流し