Инструмент за измерване на скоростта на вятъра (анемометър): видове, инструкции. Анемометър за крило

Метеорологичните устройства включват устройство за измерване на скоростта на вятъра, което се нарича анемометър. Преведено от древногръцки, определението буквално означава „ветомер“. Въпреки името, устройството е измислено едва през 19 век. Той е изобретен от астроном от Ирландия Джон Робинсън, за да определи скоростта на вятъра.

За какво се използва устройството?

Днес анемометричното устройство може да се намери в различни области на дейност:

• На станциите на метеорологията, които работят за наблюдение на времето.

• На летищата. Те се използват от службата за безопасност на полетите.

• Да се ​​определи тягата във вентилационните системи в минната и въгледобивната промишленост.

• В конструкцията на анемометрите се използват за осигуряване на безопасността: устройството е фиксирано върху горната част на крана на стрелата. Когато скоростта на вятъра достигне над указания работен параметър е забранено.

• В селското стопанство това устройство се използва при обработката на култури с химически защитни агенти и торове.

Това е списък на основните области, в които устройството се използва за измерване на скоростта. Някои видове могат допълнително да измерят посоката на вятъра в различни равнини, температурата на въздуха. Уредите за скорост на вятъра - метри в секунда - се използват в инструменти от всякакъв вид.

Устройство и принцип на работа

Анемометърът ви позволява да измервате скоростта и посоката на вятъра. Той улавя скоростта на въздушния поток, след което обработва получената информация и я предава на записващото устройство.

Основните компоненти на структурата са само три блока:

• Устройство, което директно измерва скоростта на почивка на въздуха. По-специално, устройството открива смущенията на въздушните маси, които се образуват в резултат на движението на въздушния поток.

• Конвертор, който служи за преобразуване на възстановяване на въздуха във физически параметър.

• Записващо устройство, което получава сигнал от датчик.

Образува се специфична верига, на всеки етап от която отделен блок изпълнява ролята си.

Разнообразие от модели

В зависимост от принципа на работа, устройство за измерване на скоростта на вятъра се прави в три варианта:

• Механична. Поради движението на въздуха в тях се извършва ротация на отделните елементи. Тази категория включва чаша анемометър и крило (или гребло). Те се различават по дизайна на елемента, който възприема потока въздух.

• Отопление (или отопление). Техният дизайн включва нагревателен елемент (обикновено обикновен нажежен проводник). Под въздействието на движещи се въздушни маси този елемент се охлажда. Устройството определя степента на намаляване на температурата.

• Ултразвукови, които измерват скоростта на движение на звука. Звук, преминаващ през движещ се газ, има различна скорост. Ако се движи към вятъра, скоростта му ще бъде по-ниска. И обратно, когато се движат в една и съща посока с вятъра, скоростта му ще бъде по-висока, отколкото в неподвижния въздух.

класификация

Устройството за измерване на скоростта на вятъра в неговата структура има сензор, който се свързва директно с въздушния поток. В зависимост от типа на сензора се различават следните типове анемометри:

• Въртене, при което отделните структурни елементи започват да се въртят под влияние на скоростта на вятъра.

• Ултразвук, който иначе се нарича акустичен.

• Отоплението им се нарича още термично.

• Оптични, които от своя страна са разделени на лазерни и доплерови.

• Dynamic, чийто принцип на работа се основава на основата на тръбата на Pitot-Prandtl.

• Float.

• Vortex.

Това е списък с устройства, които могат да бъдат намерени сега.

Анемометър за крило

Това устройство е в състояние да определи скоростта на движение на въздуха, която е в диапазона от 0.5 до 45 m / s. В допълнение, това устройство ви позволява да измерите температура, която варира от минус 50 до плюс 100 градуса.

Дизайнът на анемометъра е такъв, че вятърът се възприема като лопатково работно колело. Това е малко светло колело, което е защитено от механични въздействия от метален пръстен. Принципът му на действие наподобява вентилатор или мелница. Под действието на вятъра работното колело започва да се върти. По система зъбни колела неговото въртене се предава към стрелките на изчислителния механизъм.

Ръчният анемометър е проектиран така, че броещият механизъм се намира до работното колело. Поради това се създава бариера пред вятъра, като по този начин се ограничава работният обхват. Такива инструменти могат да измерват скоростта на вятъра, която не надвишава 5 m / s. Тези устройства са подходящи за измерване на въздушния поток във вентилационните шахти, тръбопроводи, тръбопроводи и т.н.

Анемометърът за крила е цифров по такъв начин, че сензорът е вграден в устройството или е отдалечен. Благодарение на този дизайн няма бариера пред вятъра. Затова устройството измерва дебита, чиято скорост може да достигне 45 m / s.

Устройства тип чаша

Чашковия анемометър може да измерва само в равнина, перпендикулярна на оста на въртене. Конструкцията на устройството се състои от 4 полусферични чаши, които са облечени в симетрични кръстовиден ротор спици.

Първите версии на това устройство се появяват през 1846 година. Творецът им е Джон Робинсън. Името му се дължи на външния вид на остриетата с чашата. Лекарят предположи, че размерът на чашките не влияе върху въртенето на чашките. Според него скоростта на въртене на чашките е три пъти по-малка от скоростта на вятъра. По-късно тази теория беше опровергана. Доказано е, че устройството има коефициент, който варира от 2 до 3.5.

През 1926 г. Джон Патерсън предложи ротор с три чаши. Те забелязаха, че максималният въртящ момент на чашките се постига, когато се въртят под ъгъл от 45 градуса спрямо движението на вятъра.

В началото на деветдесетте години на миналия век, Дерек Уестън усъвършенства инструмента за измерване на скоростта на вятъра. Нейните усъвършенствания позволяват да се измери допълнително посоката на вятъра. Той постигна това по прост начин - постави флаг на една от чашките. Когато се върти, флагът се завърта на вятъра, а вторият е против.

Купата ръчни устройства преброяване на броя на оборотите, направени в даден период от време. При подобрените анемометри роторът е свързан с различни видове тахометри. Тези устройства са в състояние незабавно да покажат скоростта на вятъра и неговата промяна в реално време. Интервалът на измерване е от 0,2 до 30 m / s.

Термични уреди

Принципът на действие на такива анемометри е да се определи електрическото съпротивление на проводника. Тази стойност се променя в зависимост от температурата, която намалява поради движението на въздушния поток. Това е подобно на това как бризът охлажда кожата в слънчев горещ ден.

Анемометърът е метална нишка (платина, нихром, сребро, волфрам и други метали), която се нагрява с електрически ток до температура над околната температура.

В устройства от този тип има един основен недостатък - ниска якост при механично натоварване.

Ултразвукови анемометри

Принципът на действие на тези устройства се основава на определянето на скоростта на звука в движещия се въздушен поток. Ето защо този анемометър се нарича също акустичен. Когато звукът се движи в същата посока с въздуха, скоростта му се увеличава. Когато се движи към вятъра, скоростта на звука намалява. Поради това се измерва времето на приемане на ултразвуковия импулс. Устройството се свързва с компютър, за да обработва получените данни.

Сензорът може да изпълнява няколко функции. В зависимост от техния брой има няколко вида сензори:

• Двумерни, които са в състояние да определят скоростта и посоката на вятъра.

• Триизмерни, които определят всичките три компонента на вектора на скоростта на вятъра.

• Четириизмерна, която в допълнение към показателите от предишния тип може да измерва температурата на въздуха.

Ултразвуковите устройства измерват скоростта на вятъра до 60 m / s.