5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...
Затеяли ремонт? Вам сюда ⬇️

Анемометр что это такое

Что такое анемометр и что им измеряют?

Про анемометр слышал практически каждый. Прибор активно используется на метеорологических станциях и является незаменимым при измерении скорости передвижения газов в различных промышленных системах, например в вентиляционных.

Но если сущность его «родственника» – флюгера – известна многим, то принцип работы и назначение анемометра порой вызывает много вопросов. Что это за устройство? Что оно измеряет и как функционирует? Попробуем разобраться.

Что означает слово «анемометр»?

Анемометр имеет другое название «ветрометр» и происходит от двух греческих слов – ἄνεμος (ветер) и μετρέω (измерять). Простым языком, он представляет собой прибор, измеряющий ветер. Создателем анемометра принято считать итальянского математика Леона Баттиста Альберти.

Прибор, придуманный им примерно в 1540 году, с того времени практически не изменился. В последующие столетия многие ученые, в том числе Роберт Гук, пытались разработать свои версии устройства, причем некоторым из них ошибочно приписывалась слава изобретателя.

В 1846 году ирландский астроном Джон Робинсон значительно улучшил конструкцию анемометра с помощью четырех полусферических чашек и механических колес. Некоторые новые функции устройство приобрело в конце XX века. Благодаря Дереку Уэстону оно получило возможность определять направление ветра, а доктор Эндрюс Флитц разработал звуковой анемометр.

Что такое анемометр?

В современном значении под анемометром понимают устройство, позволяющее произвести измерения скорости ветра или движения газов. Сфера его применения охватывает любые места, где существует необходимость в определении темпа передвижения воздушных потоков. Помимо метеорологических станций, прибор используется на аэродромах, вертолетных площадках, в аэроклубах и организациях, предоставляющих возможность совершить полет на дельтапланах.

Нелишним анемометр бывает на спасательных вышках и парусных судах, для которых сильный ветер в 7 баллов уже представляет большую опасность.

Что измеряет анемометр?

Как говорилось выше, анемометр измеряет скорость движения воздушных потоков, однако в зависимости от модели приборы способны выполнять и ряд других функций – определять направление ветра, высчитывать атмосферное давление, температуру, объемный расход и влажность воздуха.

По сути, такое устройство становится портативной метеорологической станцией, удобной в использовании и транспортировке. Во время измерений оно считывает необходимую информацию, проводит анализ и выдает полученные значения на дисплей.

Какие бывают анемометры?

В зависимости от конструкции и принципа действия анемометры разделяют на механические и электронные. К первым относят чашечные и крыльчатые приборы. Чашечный анемометр имеет наибольшее распространение и представляет собой ротор, на который симметрично насажены полусферические чашки.

Под действием ветра ротор вращается на вертикальной оси, а механический счетчик записывает количество оборотов чашек за определенное время. В крыльчатом анемометре установлено миниатюрное ветровое колесо, вращение которого передается на стрелку механического счетчика. Его используют преимущественно в трубопроводах и вентиляционных системах для расчета расхода воздуха.

Тепловой анемометр относится к электронным приборам и работает посредством электронной схемы, в которую включается проволока термодатчика. Суть функционирования прибора заключается в нагреве нити накаливания с последующим измерением ее сопротивления в зависимости от окружающей температуры.

Более совершенным является другое электронное устройство – ультразвуковой анемометр. Он измеряет скорость воздушных потоков на основании замеров скорости звуков, меняющихся согласно направлению ветра. Некоторые его модели совмещают в себе функции манометра и гигрометра.

Анемометр. Виды и работа. Применение и отличия. Особенности

Анемометр – это измерительный прибор фиксирующий скорость движения воздуха и газов. Устройство получило название от греческих слов «анемос матрео», дословный перевод которых обозначает «измерение ветра» Прибор изобретен известным ученым Робертом Гуком в 1667 году.

Сфера использования

Анемометры применяют метеорологи для определения скорости порывов ветра, такое оборудование устанавливается в аэропортах и на аэродромах. Им проверяют эффективность работы вентиляционного оборудования и различных промышленных установок.

Данными приборами пользуются снайперы для коррекции прицеливания во время выстрела, беря поправку на фактическую силу ветра. Анемометры также применяются спортсменами, участвующими в соревнованиях по стрельбе из огнестрельного, пневматического и стрелометательного оружия. Прибор можно встретить в арсенале любителей парусного спорта. Интегрированные анемометры устанавливаются в приборную панель башенных кранов, чтобы предупреждать машиниста о порывах ветра, что опасно для нагруженной подъемной стрелы. Таким оборудованием пользуются аграрии во время опрыскивания полей.

Виды устройств

По принципу действия анемометры классифицируются на 4 группы:

Они кардинально отличаются между собой по применяемой технологии определения скорости газовых потоков.

Вращающиеся анемометры

Такие устройства представлены двумя схожими по принципу действия конструкциями:

Чашечный анемометр является старинным механическим устройством, вполне актуальным до сих пор. Такой прибор оснащено лопастями, лепестки которых выполнены в форме полусфер подобных чашам. Данная конструкция весьма эффективна, поскольку позволяет начать измерение с минимальной погрешностью, поскольку практически не нуждается в установке чаш по направлению ветра. Главное, чтобы поток двигался в полость полусфер, а не их обтекаемое дно.

Чашечный анемометр работает по принципу счетчика оборотов. Высчитывается сколько раз обернулась ось с лопастями, после чего полученное число разделяется на коэффициент прибора, который зависит от площади и количества чашек. Коэффициент для разных устройств составляет от 2 до 3. Надобность в измерении на протяжении определенного промежутка времени возникает только при использовании полностью механических приборов. У электронных чашечных анемометров программа способна определить текущие порывы буквально с нескольких оборотов. Подавляющее большинство чашечных устройств не реагируют на медленные порывы, скорость которых ниже 1 м/сек. Классическая чашечная конструкция не позволяет определять направление потока.

Крыльчатые анемометры также называют лопастными. Это более компактные устройства, работающие по аналогичному принципу с чашечными. При порывах ветра или газа осуществляется вращение лопастей, подобных тем, что можно встретить на вентиляторах или летательных аппаратах. Скорость ветра также определяется путем деления количества оборотов на коэффициент прибора. Для наиболее точного измерения необходимо выставить диффузор устройства по направлению движения потока. Зачастую в комплектации к крыльчатым анемометрам идет небольшой флюгер. Он позволяет определять направление ветра. Приборы данного типа способны измерять поток движения в пределах от 0,1 м/сек.

Термический анемометр

Тепловое устройство также называется термоанемометром. В нем предусматривается термопара. Прибор фиксирует ее теплопотери в результате обдува. Данный принцип вполне знаком многим. К примеру, при сильном ветре холод ощущается сильнее, чем при такой же температуре на улице, но в безветренную погоду.

Тепловые анемометры имеют нить накаливания, через которую пропускается электрический ток. В результате от интенсивности обдува температура нити меняется, что влияет на токопроводимость металла. Именно от этих изменений и отталкивается электроника устройства для расчета скорости воздушных порывов. Такое оборудование редко применяется как самостоятельный прибор, и в большинстве случаев является интегрированным в прочие системы. У автомобилей термоанемометр представлен в виде датчика массового расхода воздуха, по которому определяется соотношение приготовления горючей жидкости для двигателя внутреннего сгорания.

Акустические анемометры

Такие устройства еще называют ультразвуковыми. Подобное оборудование создает ультразвуковой сигнал, после чего измеряется скорость его передвижения. Движущиеся воздушные потоки влияют на данный показатель. Полученные результаты переводятся электронным оборудованием прибора в показатель скорости. Анемометр этого типа обычно применяется для измерения скорости потоков газа. Такие системы намного сложнее, чем может показаться изначально. Они не просто берут во внимание затраты времени, которые уходят на прохождение ультразвуковой волны от передатчика до приемника, но и принимают во внимание внешние факторы. В первую очередь это температура и влажность воздуха.

Лазерные анемометры

Устройства работающее по данной технологии были разработаны последними, поэтому еще не набрали столь широкого распространения. Они представлены компактными приборами, которые используются любителями экстремального отдыха. Лазерное устройство называется допплеровским в честь изобретателя, который предложил принцип, согласно которому частота излучения зависит от скорости относительного движения источника и приемника.

Полученный на основе данного принципа лазерный анемометр — это сложный оптико-электронный измерительный комплекс. Принцип работы прибора заключается в следующем. Движущийся в воздушном или газовом потоке объект освещается лазерным излучением из фиксированного источника. В результате световая волна отражается от объекта, что регистрируется соответствующим датчиком. В результате высчитывается разница между частотой излучения отправленного изначально света и отраженного. Данные показатели берутся в расчет, и на их основании высчитывается скорость движения ветра или газа.

Отличие между устройствами

В первую очередь анемометры можно поделить на электронные и полностью механические. При использовании последних потребуется вручную считать обороты, после чего проводить расчеты по формуле. В случае с электронными приборами все намного проще. Кроме отсутствия необходимости в расчетах, они обладают более высокой чувствительностью, и могут фиксировать 3 параметра:

  • Текущую скорость.
  • Максимальные порывы.
  • Средний показатель.
Читать еще:  Как подключить перекрестный выключатель

Также можно встретить анемометры, у которых непосредственный элемент измерения вынесен отдельно и сделан в качестве зонда. В этом случае устройством пользоваться гораздо удобнее. Можно проводить замеры сразу смотря на дисплей с результатами. Такое устройство имеют в первую очередь вращающиеся анемометры. Для предотвращения запутывания зонд и прибор соединяются витым эластичным кабелем.

Дополнительно электронный анемометр может иметь собственную память для сохранения результатов. Более дешевый ассортимент лишен данной функции или может хранить всего несколько измерений, не отображая при этом дату и время их получения.

Анемометр

Анемо́метр (от др.-греч. ἄνεμος — ветер и μετρέω — измеряю) — метеорологический прибор для измерения скорости ветра. Состоит из чашечной (или лопастной) вертушки, укреплённой на оси, которая соединена с измерительным механизмом. При возникновении воздушного потока, ветер толкает чашечки, которые начинают крутиться вокруг оси.

В зависимости от конструкции анемометра, он либо замеряет число оборотов чашечек вокруг оси за заданное время, что равно определённому расстоянию, после чего рассчитывается средняя скорость ветра, расстояние делится на время (анемометр ручной). Либо чашечки соединены с электрическим индукционным тахометром, что позволяет прибору сразу показывать скорость ветра на данный момент, без дополнительных вычислений, и следить за изменениями в скорости ветра в режиме реального времени (анемометр индукционный).

Содержание

Виды анемометров

Чашечный анемометр

Самый простой тип анемометров — это чашечный анемометр. Он был изобретён доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном в обсерватории Армы, в 1846 году. Он состоял из четырёх чашек полусферической формы, насаженных на спицы ротора, вращавшегося на вертикальной оси.

Горизонтальный поток воздуха с любого направления вращал ротор со скоростью, соответствующей скорости ветра.

Робинсон считал, что для его анемометра линейная скорость движения чашек составляет одну треть скорости ветра независимо от размера чашек и длины спиц; отдельные эксперименты того времени это подтверждали. На самом деле это неверно, т.н. «коэффициент анемометра» (обратная величина) для простейшей конструкции Робинсона зависит от размеров чашек и спиц и лежит в пределах от двух до чуть более трёх.

Трёхчашечный ротор, предложенный канадцем Джоном Паттерсоном в 1926 году, и последующие усовершенствования формы чашек Бревортом и Джойнером в 1935-м сделали чашечный анемометр линейным в диапазоне до 100км/ч (27м/с) с погрешностью около 3%. Паттерсон обнаружил, что каждая чашка даёт максимальный вращающий момент, будучи повёрнутой на 45° к направлению ветра (?). Трёхчашечный анемометр отличается бóльшим вращающим моментом и быстрее отрабатывает порывы, чем четырёхчашечный.

Оригинальное усовершенствование чашечной конструкции, предложенное австралийцем Дереком Вестоном (1991), позволяет с помощью того же ротора определять не только скорость, но и направление ветра. Оно заключается в установке на одну из чашек флажка, из-за которого скорость колеса меняется в течение одного оборота (пол-оборота флажок движется по ветру, пол-оборота — против). Зная угол этой неравномерности относительно «статора» метеостанции, можно определить и направление ветра.

Лопастный анемометр

Ещё один анемометр — это лопастный. На английском — windmill anemometer, дословный перевод — мельничный анемометр.

C изменением направления ветра ось пропеллера должна ориентироваться в этом же направлении; для этих целей используются флюгер или устройство, его заменяющее. Для измерения скорости потока, не изменяющего своего направления, например, в воздуховодах шахтах и зданий, используются вертушки с жёстко закреплённой осью.

Однако в последнее время всё больше предпочитают использовать другие конструкции, без подвижных частей.

Тепловой анемометр

Представляет собой открытую тонкую нить накаливания (вольфрам, нихром и т.п.), нагретую выше температуры среды и охлаждаемую воздушным потоком. Сопротивление нити изменяется с температурой и определённым образом зависит от скорости ветра. В зависимости от схемы включения датчика различают приборы с фиксированным током через нить, фиксированным напряжением на нити и с фиксированной её температурой.

Конструкция имеет недостатки как очевидные (хрупкость), так и менее очевидные (нарушение градуировки из-за быстрого старения горячей проволоки), но в силу очень малой инерционности она широко применяются в аэродинамических экспериментах для измерения локальной турбулентности и пульсаций потока. Часто изготовляются самими экспериментаторами.

Ультразвуковой анемометр

Принцип действия анемометров ультразвукового типа — в измерении скорости звука, которая изменяется в зависимости от направления ветра. Различают двумерные ультразвуковые анемометры, трехмерные ультразвуковые анемометры и термоанемометры. Двумерный анемометр способен измерять скорость и направление горизонтального ветра. Трехмерный анемометр проводит измерение первичных физических параметров — времен проходов импульсов, а затем пересчитывает их в три компоненты направления ветра. Термоанемометр, помимо трех компонент направления ветра, способен измерять еще и температуру воздуха ультразвуковым методом.

См. также

Ссылки

  • Анемология // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.

  • Викифицировать статью.
  • Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
  • Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Анемометр» в других словарях:

анемометр. — анемометр … Орфографический словарь-справочник

АНЕМОМЕТР — (от греч. anemos ветер и metron мера), прибор для измерения скорости ветра, а также для определения скорости движения воздуха и газов в вентиляционных каналах, туннелях, дымогарных трубах и т. п. Различают две основных системы А.: а) динамические … Большая медицинская энциклопедия

АНЕМОМЕТР — (от греч. anemos ветер, и metron мера). Прибор для определения направления и силы ветров. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. АНЕМОМЕТР от греч. anemos, ветер, и metron, мера. Прибор для измерения… … Словарь иностранных слов русского языка

АНЕМОМЕТР — (Anemometer, wind gauge) прибор для определения скорости ветра, большей частью состоящий из вертушки и системы зубчатых колес, связанных со стрелками, показывающими скорость ветра в метрах в сек. На судах чаще всего применяются ручные А. Фусса.… … Морской словарь

анемометр — а м. anémomètre m. физ. прибор для измерения силы и направления ветра. Сл. 18. Прибор для измерения скорости ветра. 1925. Вейгелин Сл. авиа. Для усмотрения скорости движения воздуха зделан .. инструмент, которыи называется анемометр. Прим. Вед.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

АНЕМОМЕТР — АНЕМОМЕТР, прибор для измерения скорости ветра. Состоит из трех чашек, закрепленных на прямом металлическом стержне, который в свою очередь приводит в движение механизм, снабженный шкалой. Когда ветер дует, чашки вращаются, и величину скорости… … Научно-технический энциклопедический словарь

АНЕМОМЕТР — (от анемо. и . метр) прибор для измерения скорости ветра и газовых потоков (иногда и направления ветра анеморумбометр) по числу оборотов вращающейся вертушки … Большой Энциклопедический словарь

АНЕМОМЕТР — муж., греч. ветромер, снаряд для измерения силы, скорости, а иногда и направления ветра. Анемоскоп муж. ветроуказатель, ветреница, ветрушка. Анемон муж. растение из ·смст. лютиковых, Anemone; ветреница, подснежник, черное зелье, одномесячник,… … Толковый словарь Даля

анемометр — сущ., кол во синонимов: 5 • анемоскоп (1) • ветромер (3) • микроанемометр (1) … Словарь синонимов

Анемометр — прибор для измерения скорости движения воздуха (ветра) и газовых потоков (обычно скорости и направления ветра). Крыльчатый А. служит для измерения скорости направленного потока воздуха в трубах и каналах вентиляционных систем. Манометрический А.… … Российская энциклопедия по охране труда

анемометр — anemometer Anemometer, Windgeschwindigkeitsmesser прилад для вимірювання швидкості руху вітру, газових та рідинних потоків. За конструкцією розподіляються на крильчасті, чашкові та термоелектричні. В гірничій справі використовується для контролю… … Гірничий енциклопедичний словник

Анемометр-это прибор для измерения…?

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.

Назначение инструмента

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.
Читать еще:  Виды канатов по материалам

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.

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.

Лопастные

В этом приборе воздействие ветра воспринимается лопастной крыльчаткой. Принцип действия его аналогичен чашечному устройству. В связи с тем, что ось вращения крыльчатки параллельна воздушному потоку, механический счётчик ручного инструмента расположен в непосредственной близости от лопастей (сзади). Поэтому он является некоторой преградой на пути ветра, что ограничивает рабочий диапазон. Ручным лопастным анемометром можно измерять среднюю скорость ветра, не превышающую 5 м/с.

Цифровой лопастной анемометр не имеет механического счётчика оборотов, препятствующего движению воздуха, поэтому скорость потока, измеряемого девайсом, достигает 45 м/с. При этом лопастной датчик может быть встроенного или выносного исполнения. Допускается измерять среднюю, максимальную и минимальную скорость.

Ультразвуковые

Принцип действия основан на изменении скорости прохождения звуковых колебаний в движущейся воздушной среде. Если движущийся поток воздуха направлен навстречу источнику ультразвука, скорость последнего уменьшается. И наоборот, движущийся в одном направлении со звуком, поток увеличивает его скорость. Таким образом, контролируя время получения отражённого от воздушной среды ультразвукового импульса, удаётся определить скорость потока. Ультразвуковые устройства подключаются к блоку обработки метеоданных, результаты выводятся на персональный компьютер. Датчики различаются по количеству выполняемых измерений:

  • Двухмерные. Измеряют направление потока и его скорость.
  • Трёхмерные. Определяют 3 скоростных вектора.
  • Термоанемометры (4-мерные). Такой анемометр — это прибор для измерения не только 3 скоростных компонента, но и температуры окружающего воздуха.

Отсутствие движущихся элементов позволяет акустическому устройству измерять скорость ветра до 60 м/с.

Тепловые или термические

Известно, что в жаркую погоду свежий ветерок приятно холодит кожу. И это не субъективные ощущения, а реальный факт. На этом принципе основано действие тепловых анемометров. Чувствительным элементом этого устройства служит нить из тугоплавкого материала, через которую пропускается электрический ток. Проводник нагревается до более высокой температуры, чем окружающая среда. Обдувающий воздух охлаждает проводник, в результате чего изменяется его сопротивление. Различают 3 схемы подключения датчика:

  • с фиксированной величиной тока;
  • с постоянным напряжением;
  • термоконстантное подключение.

Такая конструкция используется в датчике массового расхода воздуха (ДМРВ), которым оснащаются все современные автомобильные двигатели.

Выбор недорогого анемометра

Людям, увлекающимся экстремальным отдыхом, иногда требуется мобильный метеопомошник. Не каждый захочет производить сложные манипуляции с письменными расчётами, чтобы определить скорость ветра. Современные цифровые устройства сделают это при нажатии всего лишь одной кнопки, таким и является спортивный анемометр SKYWATCH Xplorer 1. Девайс карманного формата с лопастным сенсором весит 50 г. Диапазон измерения: 0,5–42 м/с. Определяет текущую скорость ветра с фиксацией её максимального значения. Имеет подсветку экрана, работает от литиевой батарейки. Выдерживает кратковременное погружение в воду. Бренд производителя — швейцарская фирма JDC Electronic, цена около четырёх тысяч рублей.

Анемометр. Характеристика. Виды.

Анемометр — это метеорологический прибор, который предназначается для измерения скорости воздушного потока, и, в частности, ветра. Существует множество различных видов анемометра, однако, самые распространенные состоят из чашечной (или лопастной) вертушки, которая закрепляется на оси, соединенной с измерительным механизмом. При возникновении воздушного потока, ветер толкает чашечки и приводит их в движение, благодаря чему они начинают крутиться вокруг оси. В это время измерительный механизм считывает информацию, анализирует и выдаёт на дисплей значение скорости ветра.

Анемометр используется, в первую очередь, на метеостанциях. Кроме того, такие приборы устанавливаются на предприятиях, оборудованных системами кондиционирования производственных помещений. Анемометр используется везде, где существует необходимость измерения скорости воздушного потока.

На данный момент, анемометры, в основном, – это цифровые или электронные приборы. Помимо измерения усредненной скорости ветра за период, они способны, в зависимости от модели, измерять направление ветра, объемный расход воздуха, влажность, температуру (термоанемометр) и давление. Таким образом, анемометр становится портативной метеостанцией.

В зависимости от конструктивных особенностей и принципа действия, выделяют несколько видов анемометров:

— Анемометр крыльчатый (лопастной);

— Термоанемометр (Анемометр ультразвукового типа).

Существуют также и другие, более экзотические виды (пневмоанемометры или тепловые анемометры), однако, они почти не используются или используются в узких областях в лабораторных условиях. Например, существует анемометр, принцип действия которого основывается на измерении температуры пластины или тонкой открытой нити накаливания. На эту пластину или нить дует ветер, скорость которого нужно измерить. При обдувании пластины ветром, она охлаждается. При этом, чем сильнее дует воздушный поток, тем сильнее охлаждается пластина. Т.е. по температуре пластины можно вычислить скорость ветра. Такой анемометр называется тепловой, и хотя этот прибор, не инерционен и высокоточен, он имеет множество недостатков в виде надежности и необходимости постоянной калибровки. Тепловой анемометр встречается крайне редко, это достаточно экзотичное устройство.

Чашечный анемометр

Чашечный анемометр был изобретен Джоном Робинсоном в 1846 году. Это был самый первый, простой по своему устройству прибор для измерения скорости ветра. Название свое, этот анемометр получил благодаря форме лопастей в виде полусфер, похожих на чашки.

Чашечные анемометры могут измерять скорость ветра лишь в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения. Поток воздуха вращает чашки, и по скорости их вращения вычисляется скорость ветра.

Крыльчатый анемометр

Крыльчатый анемометр, также называемый «лопастной анемометр», а если переводить дословно его название (windmill anemometer) на русский язык – «мельничный анемометр», появился, как результат эволюции и развития чашечного анемометра.

Главное отличие крыльчатого анемометра от чашечного состоит в том, что деталь улавливающая скорость ветра выполнена в форме вентилятора, а не в виде чашек. Поток воздуха, попадая на вентилятор, вращает лопасти и по скорости их вращения измеряется скорость ветра.

Читать еще:  Показания двухтарифных счетчиков электроэнергии как правильно снимать

Крыльчатый анемометр внешне может напоминать флюгер. Он также, как и флюгер, меняет свое направление в зависимости от направления ветра, выстраиваясь вдоль него. Лопасти, закрепленные на конце анемометра, вращаются со скоростью ветра. Соответственно, кроме скорости воздушного потока, крыльчатый анемометр может определять направление ветра, и в этом состоит его преимущество перед чашечным анемометром.

Термоанемометр (Ультразвуковой анемометр)

Термоанемометр или Ультразвуковой анемометр – это, по сути, акустический прибор. Принцип действия анемометров ультразвукового типа состоит в измерении скорости звука, которая изменяется в зависимости от направления ветра. Информация об измеряемых характеристиках звука преобразуется в сигнал, благодаря которому и вычисляется скорость звука.

Ультразвуковой анемометр, по сравнению с первыми двумя видами анемометров, намного современнее и, поэтому, для интеграции в системы автоматики чаще всего используется такой анемометр. Термоанемометр — это полноценный контрольно-измерительный прибор.

Принцип действия такого анемометра заключается в том, что скорость звука изменяется в зависимости от того в каком направлении она измеряется, т.е. используется свойство зависимости скорости звука от направления ветра. Ультразвуковой анемометр, в первую очередь, измеряет скорость звука, а только потом, электронно-цифровым блоком путем преобразований вычисляется скорость ветра. Однако, почему, всё-таки, термоанемометр называется «термо»? Подобно обычному акустическому термодатчику, этот анемометр определяет температуру ветра.

Однако, не смотря на то, что мы объединили в одну группу приборы, которые действуют по принципу измерения скорости звука, различия внутри этой группы всё-таки существуют. Различают двухмерные и трехмерные ультразвуковые анемометры, а также термоанемометры. Двумерный анемометр может измерять скорость и направление только горизонтальных потоков воздуха. Трехмерный анемометр способен проводить измерения первичных физических параметров, таких как, время прохода импульса, а затем пересчитывать их в три компоненты направления ветра. Термоанемометр, помимо трех компонент направления ветра, имеет возможность измерять еще и температуру воздуха ультразвуковым методом.

АНЕМОМЕТР

Рисунок 1. Анемометр Ришара: А—прыльчатое колесо с рычагом для вг;лючения в работу; В — секундомер; С■ счетчик.

колеса с алюминиевыми крыльями. Если поставить это колесо навстречу движущемуся воздуху, то начинается вращение колеса со скоростью, пропорциональной скорости движения воздуха. Вращение колеса передается стрелке счетчика (С), имеющего циферблат, разделенный на 100 делений. Каждое деление соответствует 1 м пути, пройденного воздухом при его движении. А. снабжен секундомером (В) и особым рычагом (А), нажимом на к-рый секундомер и счетчик одновременно пускаются в действие. Прежде, чем начать измерение скорости движения воздуха, дают крыльям анемометра развить надлежащее вращательное движение и уже тогда, нажимая рычаг, начинают измерение. Наблюдение ведут в течение 30—60 секунд, после чего нажимают рычаг (.4) в обратную сторону и этим прекращают движение стрелки счетчика. Разделив число делений, пройденных стрелкой счетчика, на число секунд наблюдения, получают скорость движения воздуха в метрах в 1 секунду.—Динамический анемометр К а з е л л а (см. рисунок 2) устроен по тому же принципу, как и А. Ришара. Различие между ними заключается в следующем: 1) счетчик в А. Ка-зелла помещен впереди колеса, в А. Ришара он находится внизу и служит рукояткой для всего прибора; 2) А. Казелла не имеет секундомера; 3) А. Ришара во время наблюдений держат в руках, прибор Казелла имеет ножку и может быть поставлен. Конструктивные преимущества находятся на стороне А. Ришара, т.к., благодаря своему секундомеру, он дает возможность очень точно отметить начало и конец наблюдения, кроме того, находящийся внизу счетчик не мешает воздушному току свободно доходить до колеса А. и не вызывает тех побочных вихревых движений, которые наблюдаются в А. Казелла. Высокой чувствительностью к очень слабым токам воздуха обладают А. Шульц-Фюсса (Schulz-Fuess); они снабжены заводным механизмом, к-рый приводит колесо А. в равномерное вращательное движение со скоростью точно 30 м в 1 мин. Если такой работающий А. поставить в ток движущегося воздуха, то скорость вра-

Рисунок 2. Анемометр Казелла.

щения колеса изменяется; разность указывает скорость движения испытуемого тока воздуха. Динамические А. систем Комба, Рекнагеля отмечают на счетчике не скорость движения воздуха, а число оборотов крыльчатого колеса. Для вычисления скорости делают вычисление по формуле v =а+Ъп, где v искомая скорость, а и Ь—константы, определяемые эмпирически на фабрике, изготовлявшей прибор, и число оборотов колеса в 1 секунду. Для больших скоростей добавляют еще константу с, и тогда формула принимает вид v=a+bn+cn*. Всякий точный А. должен быть тщательно проверен на фабрике, его изготовлявшей, и иметь аттестат с таблицей поправок. Предел чувствительности хороших динамических А. равен приблизительно 0,1 м в секунду • Описанные динамические А. применяются, гл. обр., для измерения скоростей движения воздуха в воздухоносных каналах, наприм., при исследовании приточной или вытяжной вентиляции, воздушного отопления и т. п. На метеор, станциях для

Рисунок 3. Анемометр Робинзона.

определения скорости ветра обыкновенно пользуются динамическим А. Р о б и н з о-н а (см. рисунок 3), у к-рого подвияшые крылья имеют вид сидящих на стержне четырех полых металлических полушарий (а). Т. к. действие ветра на вогнутую часть полушарий сильнее, чем на выпуклую, то при всяком направлении ветра полушария всегда вращаются в одну и ту же сторону. Вертикальная ось прибора соединена посредством зубчатого колеса или электрических проводов со счетчиком, к-рый отмечает число оборотов крыльев или прямо число метров пути, пройденного ветром.—Статические А. имеют различный вид в зависимости от их конструкции.—Статический А. В о л ь-перта (см. рисунок 4) по своему виду напоминает динамические А., однако, крыльчатое колесо у него свободно вращаться не может, т. к. оно снабжено сдерживающей пружиной, и от напора ветра лишь слегка поворачивается, сгибая пружину. На циферблате стрелка указывает угол поворота колеса под напором ветра. Скорость движения воздуха вычисляется по ф-ле v—a /n; v—искомая скорость, а—константа, п—угол поворота колеса (в градусах). Иногда шкала имеет деления, обозначающие скорость ветра в метрах в 1 сек.—С татический анемометр Ришара состоит из алюминие-

Рисунок 4. Статический анемометр Вольперта.

вого маятника, к-рый отклоняется от вертикали под влиянием ветра и своим концом указывает на шкале скорость ветра в метрах. Прибор имеет форму флюгера, к-рый легко устанавливается в сторону движения воздуха. На русских метеорологических станциях обыкновенно пользуются статическим А. Вильда (см. рисунок 5), имеющим вид вертикально подвешенной пластинки. Под напором ветра пластинка (а) отклоняется от вертикального положения, при чем угол отклонения отсчитывается по дугообразной шкале (Ъ) и скорость ветра определяется по эмпирически составленной таблице. Вследствие несовершенства конструкции статические анемометры дают менее точное определение скорости движения воздуха, чем динамические, в особенности ‘ при слабых токах воздуха. Существенное различие между статическими и динамическими А. заключается в том,что статические показывают скорость (напор) ветра в данный момент, а динамические—среднюю скорость за время наблюдения. Кроме анемометров, движения воздуха измеряются также реометрами, а очень слабые токи воздуха (например, в комнате)—кататермометром Хилла (Hill). Лит.: Охлябинин С, Метеорологические приборы, Петроград, 1915; Оболенский В., Метеорология, издательство «Новая деревня», 1927; Мархилевич и Кулаков, Отравляющие вещества в атмосфере, Москва, 192 5; Marvin, Anemometry, Washington. 1900.

Рисунок 5. Статический анемометр Вильда.

Анемограф (от греч. anemos—-ветер и grapho—пишу), самопишущий прибор для регистрации скорости или направления ветра. Из анемографов, регистрирующих направление ветра, наиболее просто устроен

Рисунок 6. Анемоскоп Берше.

анемоскоп Берже (см. рисунок 6): вертикальная подвижная ось наружного флюгера оканчивается внизу боковым пишущим штифтом, который чертит кривую на круглом разграфленном листе бумаги, разделенном на секторы—страны света; пишущий штифт соединен с часовым механизмом, который с определенной скоростью передвигает штифт

Рисунок 7. Анемоеинемограф Ришара.

в радиальном направлении и, таким образом, дает возможность определить время и продолжительность наблюдения. Более совершенные приборы Ришара — «girouettes anemometriques electriques»—снабжены движущимся равномерно барабаном, на к-ром, при помощи электрич. передачи, пишущее перо отмечает от 4 до 128 различных направлений ветра. Для автоматической регистрации скорости ветра применяются анемо-

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector