Przyrząd do pomiaru prędkości wiatru (anemometr): rodzaje, instrukcje. Skrzydłowy anemometr

Urządzenia meteorologiczne zawierają urządzenie do pomiaru prędkości wiatru, zwane anemometrem. W tłumaczeniu ze starożytnej greki definicja ta oznacza dosłownie "vetomer". Pomimo nazwy urządzenie zostało wymyślone dopiero w XIX wieku. Został wynaleziony przez astronoma z Irlandii, Johna Robinsona, w celu określenia prędkości wiatru.

Do czego służy urządzenie?

Obecnie urządzenie anemometrowe można znaleźć na różnych polach działania:

• Na stacjach meteorologicznych, które pracują, aby obserwować pogodę.

• Na lotniskach. Są używane przez służby bezpieczeństwa lotów.

• Określanie siły ciągu w systemach wentylacyjnych w górnictwie i górnictwie węglowym.

• W budowie anemometry służą do zapewnienia bezpieczeństwa: urządzenie jest zamocowane na górze żurawia. Gdy prędkość wiatru przekroczy określony parametr roboczy, jest zabroniona.

• W rolnictwie urządzenie to jest wykorzystywane do przetwarzania upraw za pomocą środków ochrony chemicznej i nawozów.

Poniżej znajduje się lista głównych obszarów, w których urządzenie służy do pomiaru prędkości. Niektóre gatunki mogą dodatkowo mierzyć kierunek wiatru w różnych płaszczyznach, temperaturę powietrza. Jednostki prędkości wiatru - metry na sekundę - są używane w różnego rodzaju instrumentach.

Urządzenie i zasada działania

Anemometr pozwala mierzyć prędkość i kierunek wiatru. Przechwytuje prędkość przepływu powietrza, po czym przetwarza otrzymaną informację i przesyła ją do urządzenia rejestrującego.

Główne elementy konstrukcji to tylko trzy bloki:

• Jednostka, która bezpośrednio mierzy prędkość odpoczynków. Dokładniej mówiąc, urządzenie wykrywa zakłócenia mas powietrza, które powstają w wyniku ruchu przepływu powietrza.

• Konwerter, który służy do konwersji odzysków powietrza na parametr fizyczny.

• Urządzenie rejestrujące, które odbiera sygnał z przetwornika.

Tworzy się osobliwy łańcuch, na którym każdy etap pełni swoją rolę.

Różnorodność modeli

W zależności od zasady działania urządzenie do pomiaru prędkości wiatru jest wykonane w trzech wersjach:

• Mechaniczny. Ze względu na ruch powietrza w nich następuje rotacja poszczególnych elementów. Ta kategoria obejmuje anemometr kubka i skrzydło (lub wiosło). Różnią się one konstrukcją elementu, który dostrzega przepływ powietrza.

• Ogrzewanie (lub ciepło). Ich konstrukcja obejmuje element grzewczy (zwykle prosty drut żarowy). Pod wpływem poruszających się mas powietrza ten element chłodzi się. Urządzenie określa stopień obniżenia temperatury.

• Ultradźwiękowe, które mierzą prędkość ruchu dźwięku. Dźwięk przechodzący przez poruszający się gaz ma inną prędkość. Jeśli porusza się w kierunku wiatru, jego prędkość będzie mniejsza. I odwrotnie, gdy poruszamy się w tym samym kierunku z wiatrem, jego prędkość będzie wyższa niż w spokojnym powietrzu.

Klasyfikacja

Urządzenie do pomiaru prędkości wiatru w swojej strukturze ma czujnik, który styka się bezpośrednio z przepływem powietrza. W zależności od typu czujnika rozróżnia się następujące rodzaje anemometrów:

• Obracanie, w którym poszczególne elementy konstrukcyjne zaczynają się obracać pod wpływem prędkości wiatru.

• Ultradźwięki, inaczej zwane akustycznymi.

• Ogrzewanie, nazywane są również termiczne.

• Optyczne, które z kolei są podzielone na laser i Doppler.

• Dynamiczny, którego zasada działania opiera się na podstawie rurki Pitot-Prandtl.

• Float.

• Wirowanie.

To jest lista urządzeń, które można teraz znaleźć.

Skrzydłowy anemometr

To urządzenie jest w stanie określić prędkość ruchu powietrza w zakresie od 0,5 do 45 m / s. Ponadto to urządzenie umożliwia pomiar temperatury w zakresie od minus 50 do plus 100 stopni.

Konstrukcja anemometru jest taka, że ​​wiatr jest postrzegany jako łopatkowy wirnik. Jest to małe, lekkie koło, które jest chronione przed wpływami mechanicznymi przez metalowy pierścień. Zasada działania jest podobna do wentylatora lub młyna. Pod wpływem wiatru wirnik zaczyna się obracać. Według systemu koła zębate jego obrót jest przekazywany do strzałek mechanizmu liczącego.

Anemometr ręczny jest zaprojektowany tak, aby mechanizm zliczający znajdował się obok wirnika. Z tego powodu tworzona jest bariera dla wiatru, dlatego zakres roboczy jest ograniczony. Przyrządy takie mogą mierzyć prędkość wiatru, która nie przekracza 5 m / s. Urządzenia te są odpowiednie do pomiaru przepływu powietrza w szybach wentylacyjnych, rurociągach, kanałach itp.

Anemometr skrzydeł jest cyfrowy w taki sposób, że czujnik jest wbudowany w urządzenie lub jest zdalny. Dzięki tej konstrukcji nie ma żadnej bariery dla wiatru. Dlatego urządzenie mierzy przepływ, którego prędkość może osiągnąć 45 m / s.

Urządzenia typu kubek

Anemometr kubka może mierzyć tylko w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu. Konstrukcja urządzenia składa się z 4 półkulistych kubków, które są nakładane na symetryczne, krzyżowe szprychy wirnika.

Pierwsze wersje tego urządzenia pojawiły się w 1846 roku. Ich twórcą jest John Robinson. Jego nazwa pochodzi od wyglądu ostrzy z kubkiem. Lekarz założył, że rozmiar miseczek nie wpływał na obrót miseczek. Jego zdaniem prędkość obrotów miseczek jest trzy razy mniejsza niż prędkość wiatru. Później teoria ta została odrzucona. Udowodniono, że urządzenie ma współczynnik od 2 do 3,5.

W 1926 r. John Patterson zaproponował wirnik z trzema kubkami. Zauważyli, że maksymalny moment obrotowy miseczek osiąga się, gdy obracają się pod kątem 45 stopni w stosunku do ruchu wiatru.

Na początku lat dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku Derek Weston udoskonalił przyrząd do pomiaru prędkości wiatru. Udoskonalenia pozwoliły zmierzyć dodatkowo kierunek wiatru. Osiągnął to w prosty sposób - umieścił flagę na jednej z filiżanek. Podczas obracania flaga obraca się na wietrze, a druga jest przeciwna.

Ręczne urządzenia kubkowe liczą liczbę obrotów wykonanych w danym okresie czasu. W ulepszonych anemometrach wirnik jest powiązany z różnymi tachometrami. Urządzenia te są w stanie natychmiast pokazać prędkość wiatru i jego zmianę w czasie rzeczywistym. Przedział pomiarowy wynosi od 0,2 do 30 m / s.

Urządzenia termiczne

Zasada działania takich anemometrów polega na określeniu rezystancji elektrycznej drutu. Ta wartość zmienia się w zależności od temperatury, która zmniejsza się w wyniku przepływu powietrza. Jest to podobne do tego, jak bryza chłodzi skórę w słoneczny gorący dzień.

Anemometr jest włóknem metalicznym (platyną, nichromem, srebrem, wolframem i innymi metalami), ogrzewanym przez prąd elektryczny do temperatury wyższej od temperatury otoczenia.

W urządzeniach tego typu występuje jedna poważna wada - mała wytrzymałość pod wpływem naprężeń mechanicznych.

Anemometry ultradźwiękowe

Zasada działania tych urządzeń polega na określeniu prędkości dźwięku w poruszającym się strumieniu powietrza. Dlatego ten anemometr nazywany jest również akustycznie. Kiedy dźwięk porusza się w tym samym kierunku z powietrzem, jego prędkość wzrasta. Gdy poruszasz się w kierunku wiatru, prędkość dźwięku spada. Z tego powodu mierzony jest czas odbioru impulsu ultradźwiękowego. Urządzenie łączy się z komputerem w celu przetworzenia odebranych danych.

Czujnik może spełniać kilka funkcji. W zależności od ich liczby istnieje kilka rodzajów czujników:

• Dwuwymiarowe, które są w stanie określić prędkość i kierunek wiatru.

• Trójwymiarowe, które definiują wszystkie trzy elementy wektora prędkości wiatru.

• Czterowymiarowy, który oprócz wskaźników poprzedniego typu może mierzyć temperaturę powietrza.

Urządzenia ultradźwiękowe mierzą prędkości wiatru do 60 m / s.