Приборы для измерения скорости ветра

Прибор для измерения скорости ветра

Измеритель скорости ветра также известен как ветрометр или анемометр (от деревне-греческого «ветер» и «измеряю». Как правило данный прибор состоит из вертушки (лопастной или чашечной), соединенной с механизмом для измерения и интерпретации полученных данных. Когда возникает поток воздуха, ветер начинает воздействовать на вертушку и совершенные ею количество оборотов за заданную единицу времени принято считать определенным расстоянием которое затем делится на время. Таким образом рассчитывается средняя скорость ветра.

Разумеется, современный прибор измерения скорости ветра все вычисления проводит автоматически, для этого чешечки подключены к электрическому индукционному тахометру, благодаря чему прибор сразу показывает скорость ветра без каких-либо дополнительных вычислений. Это позволяет следить за скоростью ветра и ее изменением в режиме реального времени.

Портативные анемометры как правило используют для измерения скоростей направленных воздушных потоков в системах кондиционирования, в трубопроводах, в метеорологии, сельском хозяйстве и других. Приемной частью в таких приборах служит ветровое колесо, — маленький легкий пропеллер, встроенный в корпус и огражденный от механических повреждений.

Виды приборов для измерения скорости ветра

1)чашечный анемометр. Это самый простой вид приборов для измерения скорости ветра. Был изобретен еще в 1846 году, на сегодняшний день в усовершенствованном виде используется для сигнализации об изменении скорости ветра на высотных конструкциях.

2) Тепловой измеритель скорости ветра. В основе работы такого прибора лежит свойство изменения сопротивления открытой нагретой выше температуры окружающей среды открытой тонкой металлической нити в зависимости от воздействия на нее воздушных потоков. Схема включения датчика в разных таких приборах может различаться, в зависимости от этого бывают приборы с фиксированной температурой нити, с фиксированным напряжением на нити и фиксированным током через нить. Как правило такие приборы используют в лабораторных условиях ввиду их хрупкости, основным их преимуществом является очень маленький размер датчика.

3) Ультразвуковой прибор для определения скорости ветра. Данные приборы работают на основе измерения скорости звука, которая имеет свойство изменятся под воздействием воздушных потоков. В зависимости от конструкции и принципов работы ультразвуковые анемометры бывают трех видов: двумерный (измеряет скорость и направление горизонтально направленных воздушных потоков), трехмерный (измеряет отрезки времени прохождения импульсов, пересчитывая их в три составляющих направления ветра), а также термоанемометры (также измеряет и температуру воздуха методом ультразвука).

Предлагаем ознакомиться:  Каким кремом пользоваться в солярии

В настоящее время при проведении каких-либо технических работ где необходимо использовать измеритель скорости ветра, также необходимо снимать и дополнительные показатели — измерять влажность, температуру, объемный расход воздуха. Именно поэтому портативные современные анемометры, как правило, представляют собой многофункциональные приборы, отличающиеся не только точностью и оперативностью проводимых измерений, но и своей надежностью, малыми размерами, простотой в использовании и универсальностью.

На метеорологических станциях, для определения направления и скорости ветра у поверхности земли служит флюгер. Он устанавливается на высоте 10-12 м над земной поверхностью. Для определения скорости ветра в поле служит ручной анемометр. На метеостанциях широко используются также электрические анемометры и анеморумбометры, а также самопишущие приборы для непрерывной регистрации направления и скорости ветра – анеморумбографы.

Флюгер Вильда (станционный) (рис. 2.11) прибор служит для измерения скорости и направления ветра.

Рисунок 2.11. Флюгер Вильда: (доступно при скачивании полной версии учебника)

1 – металлическая пластина (откидная доска); 2 – дуга со штифтами (для определения скорости ветра); 3 – флюгарка с противовесом; 4 – муфта

Ветромер Третьякова (рис. 2.12) служит для измерения направления и скорости ветра в полевых условиях. Необходимость таких измерений вызвана тем, что направление и особенно скорость ветра на полях могут значительно отличаться от данных метеоплощадки. Ветромер Третьякова по своему действию напоминает флюгер.

Рисунок 2.12. Ветромер Третьякова (доступно при скачивании полной версии учебника)

В настоящее время для измерения направления и скорости ветра применяют дистанционные приборы – анеморумбометры, основанные на преобразовании величин элементов ветра в электрические величины.

Анеморумбометр М-63 (рис. 2.13) служит для измерения направления ветра, мгновенной скорости, средней скорости за десятиминутный интервал и максимальной скорости ветра между измерениями.

Рисунок 2.13. Анеморумбометр ? — 63 (доступно при скачивании полной версии учебника)

1-датчик, 2-указатель направления и скорости ветра; 3 – блок питания; 4 – ветроприёмник регистрирующий скорость ветра, 5 – флюгарка

Предлагаем ознакомиться:  Где и как проверить запрет на выезд из РФ

Анемометр ручной чашечный МС-13 (рис 2.14) служит для измерения средней скорости ветра в пределах от 1 до 20 м/с.

Рисунок 2.14. Анемометр ручной чашечный МС-13 (доступно при скачивании полной версии учебника)

1 – приемник, вертушка с четырьмя полушариями; 2 – металлическая ось, 3 – проволочная дужка для защиты от механических повреждений; 4 – корпус; 5 – циферблат счетного механизма; 6 – арретир в виде подвижного кольца для включения или выключения механизма, 7 – ушко для пропуска шнура, перемещающего арретир, 8 – винт для установки анемометра на деревянном столбе.

Анемометр, в отличие от других метеорологических приборов — термометра и барометра, пока не получил широкого распространения. Хотя многие знают, что приставка «метр» означает какое-то измерительное устройство. Но какую физическую величину оно измеряет, не каждый может объяснить. Сегодня мы постараемся разобраться для чего применяют этот экзотический прибор.

Анемометр — это прибор для измерения скорости ветра, в переводе с древнегреческого, — «ветромер». Но греки здесь ни при чём, поскольку прибор был изобретён ирландским астрономом Джоном Робинсоном в середине XIX столетия. Цель изобретения состояла в определении силы, или выражаясь по-научному — скорости ветра. Сегодня он применяется в различных отраслях хозяйства:

  • На метеорологических станциях, ведущих наблюдение за погодой, результаты которых выливаются иногда в штормовые предупреждения.
  • В аэродромных службах обеспечения безопасности полётов.
  • При эксплуатации вентиляционных систем и станций кондиционирования промышленных объектов, тоннелей метро.
  • Для контроля вентиляции проходческих штреков, используемых в горных и угледобывающих отраслях.
  • В строительной сфере. Вертушка, установленная на башенном кране, в случае превышения допустимой ветровой нагрузки предупреждает машиниста об опасности с помощью светозвукового сигнала.
  • Работники аграрной отрасли применяют анемометр во время проведения опыления посевов удобрениями и средствами химической защиты растений.
  • Используется в некоторых видах спорта, связанных с использованием силы ветра: парапланеризм, парусные регаты, гонки на буерах и так далее.

Принцип работы

Чтобы измерить скорость воздушного потока и представить её в удобном для пользователя виде, измерительный инструмент содержит три структурных блока:

  1. Первичный (измеряющий) блок. С помощью воздушного потока создаётся возмущающее воздействие на тот или иной физический параметр (вращение, охлаждение нагретого тела, отражение ультразвука, лазерного излучения и некоторые другие).
  2. Преобразователь. Изменяющийся физический параметр модулирует один из видов энергии: механическую, пневматическую, электрическую, электромагнитную и так далее.
  3. Регистрирующее устройство. Результат отображается с помощью механического счётчика оборотов, шкалы со стрелкой, цифрового индикатора, дисплея.
Предлагаем ознакомиться:  Большая восьмёрка (Group of eight, G8)

Принцип действия измерительных датчиков определяет следующую классификацию анемометров:

  • вращающиеся (чашечные, лопастные, спиральные);
  • нагревательные (термические);
  • ультразвуковые (акустические);
  • оптические (лазерные, допплеровские);
  • динамические или напорные (на основе трубки Пито-Прандтля);
  • вихревые;
  • поплавковые.

Чашечные анемометры

В качестве чувствительного органа служат 3 или 4 полусферических чашки, посаженных на ось с помощью соединительных спиц. Поток воздуха действует на чашки с разной силой (выпуклая часть обтекается, а вогнутая оказывает сопротивление), в результате система получает вращательный импульс.

Ручной механический анемометр оснащён несколькими чашками. Циферблат представляет собой счётчик оборотов с тремя шкалами: единицы, сотни и тысячи. Линейная скорость чашек не совпадает со скоростью воздушного потока. Коэффициент анемометра (величина, обратная отношению скоростей потока и чашек) находится в интервале от двух до трёх единиц.

Кроме того, характеристика устройства — нелинейная. В связи с этим для использования прибора требуется градуировочный график и секундомер. Порядок измерения: фиксируют количество оборотов за некоторый временной интервал, по графику находят пройденное воздушным потоком расстояние и делят его на время измерения. Получается искомая скорость ветра, причём она является средней скоростью за этот промежуток времени. Диапазон измерения: 1–20 м/с.

Ручной индукционный анемометр имеет 3 чашки, что увеличивает крутящий элемент устройства и повышает быстроту отклика на изменение скорости ветра. Дополнительных графиков у этого прибора нет, и засекать время тоже не требуется, поскольку измерение производится в реальном масштабе времени. С увеличением скорости потока индукционная катушка закручивает подпружиненную шкалу, которая показывает мгновенную скорость потока. Область измерения находится в диапазоне от 0,2 до 30 м/с.

Загрузка ...
Adblock detector