Что измеряет 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).

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

• Анеморумбограф
• Шкала Бофорта

dic.academic.ru

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.

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.

proinstrumentinfo.ru

Чашечный анемометр

Чашечный анемометр хронологически появился раньше всех, он достаточно прост по своему устройству. На изображении показано как он может выглядеть. Название свое получил от формы лопастей полусферической формы похожих на чашки.

Скорость ветра данный тип анемометров может измерять в одном направлении, перпендикулярном оси вращения. Ветер вращает чашки, и по скорости их вращения можно измерить скорость ветра (напомним, что угловую скорость можно измерить например с помощью энкодера).

Крыльчатый анемометр

Другое его название лопастной, а по дословному переводу его названия (windmill anemometer) на русский язык также иногда называют мельничным анемометром.

Главное отличие этого типа анемометра от прошлого, в том что деталь улавливающая скорость ветра выполнена в форме вентилятора. Ветер, попадая на него вращает лопасти и скорость их вращения измеряется.

По своему внешнему виду крыльчатый анемометр может быть также похож на флюгер. По принципу флюгера он меняет свое направление от направления ветра, выстраиваясь вдоль его. А лопасти закрепленные на его конце вращаются со скоростью ветра. Таким образом, кроме скорости, этот прибор определяет также направление ветра, что и является его преимуществом.

Термоанемометр

Термоанемометр по своей сути является акустическим прибором, то есть использует определение характеристик звука (а именно скорость звука), а затем эту информацию преобразует в нужный сигнал.

Термоанемометр по сравнению с двумя первыми типами гораздо современнее и для систем автоматики чаще всего применяется он. Его уже можно назвать полноценным контрольно измерительным прибором.

Принцип действия заключается в следующем. Скорость звука меняется в зависимости от того в каком направлении она меряется, то есть можно сказать что скорость звука зависит от направления ветра . Скорость звука и измеряет этот прибор, а затем преобразует ее в скорость ветра. Но термоанемометр не был бы термо- если не определял также температуру ветра, он делает это подобно обычному акустическому термодатчику.

Если вам понравилась статья нажмите на одну из кнопок ниже

www.devicesearch.ru.com

Анемометры — это приборы для измерения скорости движения воздуха. В санитарно-гигиенических целях наиболее часто используются следующие виды анемометров.

Ручной крыльчатый (вентиляционный) анемометр предназначен для измерения скорости направленного воздушного потока в трубопроводах и каналах вентиляционных устройств. Порог чувствительности прибора 0,2 м/сек. Предел измерения 0,3—0,5 м/сек. Приемная часть прибора — легкое ветровое колесо (крыльчатка) (рис., а, 1), огражденное металлическим кольцом для защиты от механических повреждений. Движение оси крыльчатки передается на систему зубчатых колес, приводящих в движение стрелки счетного механизма  (рис., а, 2).

Ручной чашечный анемометр служит для определения средних скоростей ветра. Приемная часть прибора — вертушка (рис., б, 1) из четырех полых полушарий, обращенных выпуклыми поверхностями в одну сторону. Счетный механизм (рис., б, 2) заключен в пластмассовую коробку. Вертушка закреплена на металлической оси, нижний конец которой связан со счетным механизмом; проволочные дужки (рис., б, 3) служат для защиты вертушки от случайных повреждений. Три стрелки на циферблате прибора показывают число оборотов полушарий вокруг оси: большая — число единиц и десятков, а две маленькие — число сотен и тысяч. Предел измерения скорости воздуха от 1 до 20,0 м/сек; порог чувствительности 0,8 м/сек.

Кроме описанных анемометров с механическим счетчиком, промышленность выпускает приборы с электрическим счетчиком. К ним относится анемометр ручной индукционный АРИ-49 (рис. в).

Правила работы с анемометром: прибор приподнимают в вытянутой руке (или закрепляют на шесте), ориентируя его по току ветра. Наблюдение ведут в течение 10 минут. При пользовании первыми двумя анемометрами с механическими счетчиками скорость движения воздуха определяют по поверочному свидетельству, прилагаемому к прибору; при пользовании АРИ-49 переводных вычислений не требуется, скорость ветра (в м/сек) указана на шкале анемометра.

Анемометры:
а — ручной крыльчатый (вентиляционный);
б — ручной чашечный;
в — ручной индукционный

Анемометры (от греч. anemos — ветер и metred — измеряю) — это метеорологические приборы для измерения элементов ветра. Воздушные потоки характеризуются скоростью и направлением. Анемометрами можно определить один из этих элементов (обычно скорость) или оба. В медицинско-санитарной практике анемометры применяют для наблюдений за движением воздушных потоков в открытой атмосфере; однако гораздо чаще ими пользуются в закрытых помещениях: в лабораторных и производственных условиях для измерения скорости воздушных потоков во всасывающих и приточных отверстиях механической и естественной вентиляции с целью определения ее эффективности, при исследовании метеорологических условий в рабочих помещениях промышленных предприятий, в общественных зданиях и др. Прибором измеряют среднюю скорость потоков за определенный промежуток времени (ее выражают обычно в м/сек). Принцип действия большинства анемометров основан на явлении силового (динамического) давления, оказываемого воздушным потоком на встречное препятствие; скорость при этом определяется по силе давления потока на движущуюся жесткую систему прибора (аэродинамические анемометры). Существуют приборы для определения скорости воздушных потоков так называемым манометрическим способом; их воспринимающей частью является трубка Пите (подпорная, или пневмометрическая, трубка). Наконец, скорость воздушных потоков можно определить и по величине охлаждения предварительно нагретого тела под действием измеряемого воздушного потока (см. Кататермометр).

Направление движения воздушных потоков определяется чаще всего флюгаркой — пластинкой клиновидной формы с противовесом; встречается флюгарка из двух пластинок, расположенных под углом в 20°, такая флюгарка более чувствительна. Направление ветра обозначается наименованием страны света, откуда он дует; точки горизонта, откуда ветер дует, называются румбами; горизонт делится на 8 или 16 румбов (рис. 1). В гигиенической практике учитывают обычно господствующие (преобладающие) направления ветров в данной местности; они определяются путем длительных (обычно в течение года) ежесуточных наблюдений. На этом основании составляется график или так называемая роза ветров (рис. 2), выражающая процентное соотношение за год числа случаев ветров за каждый день по каждому румбу и дней штиля. Направление преобладающих ветров имеет важное гигиеническое значение: их обязательно учитывают при планировке населенных мест(см.), при строительстве лечебно-профилактических  учреждений (больниц, санаториев и др.), а также при размещении промышленных предприятий и спортивных сооружений.

Рис. 1. Схема расположения румбов.

Рис. 2. Роза ветров с преобладающим северо-западным направлением ветров.

В гигиенической практике пользуются следующими видами анемометров. Ручной анемометр (чашечный, Фюсса) (рис. 3) — портативный, удобный в работе, широко распространенный в санитарной практике прибор. Приемная его часть представляет вертушку из 4 полых полушарий (чашек), закрепленную на металлической оси, нижний конец которой связан со счетным механизмом. Стрелки на циферблате прибора показывают число оборотов полушарий вокруг оси: большая — число единиц и десятков, а две маленькие — число сотен и тысяч. Для включения и выключения счетчика оборотов на коробке прибора имеются рычаг и два кольца. Винт, прикрепленный к анемометру снизу, предназначен для установки прибора на шесте высотой 2 м. Измерение скорости ветра: записывают показания всех стрелок (на малых циферблатах учитывают только целые деления), устанавливают прибор на шесте строго вертикально (в открытой атмосфере лучше держать прибор в вытянутой вверх руке), став лицом против ветра (шкала анемометра обращена к наблюдателю), выжидают 1—2 мин., пока не наступит полная скорость вращения вертушки, после чего шнуром включают анемометр (рис. 4) и одновременно секундомер; наблюдение ведется в течение 10 мин. Вычислив разность между двумя показаниями счетчика (исходным и после 10 мин. работы анемометра) и разделив эту величину на время наблюдения, выраженное в секундах, получают число оборотов в 1 сек. Эта величина приблизительно соответствует искомой скорости движения воздушного потока; для получения более точной величины пользуются таблицей для перевода числа оборотов в скорость (прилагается к каждому прибору). Прибор служит для определения средних скоростей ветра в пределах 1,0—20,0 м/сек.

Рис. 3. Ручной чашечный анемометр.
Рис. 4. Включение и выключение анемометра шнуром.
Рис. 5. Ручной крыльчатый (вентиляционный) анемометр.

Крыльчатые анемометры с мельничкой (вентиляционные). Приемной частью их служит крыльчатка (мельничка) из легких металлических лопастей, посаженных на соединенную со счетчиком оборотов горизонтальную ось. Приборы особенно чувствительны и применяются поэтому для измерения скоростей воздушных потоков в каналах вентиляционных установок.

Ручной крыльчатый анемометр (вентиляционный) (рис.5). При работе прибор ориентируется по потоку так, чтобы счетный механизм был позади потока относительно крыльчатки; для преодоления инерции сопротивления прибора достаточно крыльчатке вращаться вхолостую всего 0,5 мин.; продолжительность наблюдения ограничивается 2 мин.; порядок расчета средней скорости потока такой же, как у предыдущего типа анемометра; пределы измерения скорости воздушных потоков 0,3— 5,0 м/сек.

Вентиляционный дифференциальный анемометр (рис. 6) снабжен небольшой воздуходувкой с вентилятором, приводящей мельничку в движение. Это приспособление служит для преодоления инерции сопротивления прибора и тем самым значительно повышает его чувствительность: им можно измерить скорость, начиная с 0,02 м/сек.

Рис. 6. Вентиляционный дифференциальный анемометр. Справа — схема действия воздушного потока, образующегося под действием вентилятора.

Работают с анемометром так: заводят ключом механизм вентилятора (вне сферы действия потока воздуха), включают счетчик, записывают скорость вращения крыльчатки под действием только вентилятора. Затем снова заводят пружину вентилятора и ставят анемометр так, чтобы воздушный поток был направлен в сторону крыльчатки, снова отмечают показания счетчика; разность между вторым и первым показаниями прибора покажет скорость воздушного потока.

Электрические анемометры. К приборам с электрическими тахометрами (механизмы для определения числа оборотов) относятся: индукционный анемометр и контактный анемометр. Приемная часть ручного индукционного анемометра (рис. 7) — трехчашечная вертушка, ось которой связана с магнитной системой (генератором электротока); шкала прибора градуирована в м/сек; пределы измерений скорости потоков 0,2—30,0 м/сек. Работают с прибором, как с обычным ручным анемометром (Фюсса). Для повышения точности следует провести несколько измерений с интервалом в 0,5 мин. и взять среднее значение.

Рис. 7. Ручной индукционный анемометр.

Анеморумбометры — приборы, служащие для определения скорости и направления ветра. Простейший из них — флюгер Вильда (рис. 8), применяемый главным образом в лечебно-профилактических учреждениях, на пляжах, площадках для воздушных ванн и т. п. При вращении флюгарки доска всегда принимает положение, перпендикулярное направлению ветра, и под давлением последнего отклоняется от отвесного положения на тот или иной угол. По положению отклоненной доски, пользуясь штифтиками-указателями, определяют скорость ветра; в приборе имеется две доски: легкая (200 г) для измерения скоростей, не превышающих 20 м/сек, и тяжелая (800 г) для скоростей до 40 м/сек. Приближенную скорость ветра можно определить, помножив номер штифтика на 2 (при пользовании легкой доской) или на 4 (при пользовании тяжелой доской). Флюгер для наблюдений устанавливают в открытом месте на сухом гладком столбе высотой 8—10 м штифтик с буквой С (N) должен быть установлен на Север (по компасу или по полуденной линии, т.е. по меридиану данного места).

Рис. 8. Флюгер Вильда: 1 — флюгарка; 2 — вертикальный стержень; 3 — трубка флюгарки; 4 — противовес; 5 — муфта для прутиков указателей румбов; 6—8 — указатель скорости, металлическая доска, рама и дуга с занумерованными штифтиками от 0 до 7.

Рис. 9. Электрический анеморумбометр (схема): 1 — вертушка; 2 — магнит; 3 — соединительные провода; 4 — кнопка; 5 — указатель скорости.

Электрический анеморумбометр (рис. 9) — прибор чашечного типа. Принцип его действия основан на преобразовании механической энергии, развиваемой вращением вертушки, в электрическую; генератором энергии является постоянный магнит (расположен в верхней неподвижной части прибора); напряжение получаемого тока измеряется милливольтметром, шкала которого градуирована в м/сек. Указателем направления ветра в приборе служит флюгарка.

Манометрический способ измерения скорости ветра. Способ весьма удобен для определения скорости движения воздуха в трубопроводах и, в частности, в воздуховодах механической вентиляции с целью расчета ее эффективности. Приборами непосредственно измеряется давление воздушного потока, на основе чего рассчитывается скорость его движения. Для определения давления пользуются трубкой Прандтля (рис. 10), включаемой в жидкостный манометр.

Рис. 10. Трубка Прандтля.

Рис. 11. Манометр из U-образной трубки с водой.

Она состоит из двух металлических трубок, впаянных одна в другую. Приемный конец прибора (т. е. тот, который вводится в просвет воздуховода) устроен так: внутренняя трубка имеет одно отверстие (на рис. в точке 1), внешняя — несколько отверстий (2, 2′, 2", 2"’), расположенных радиально (на рисунке — в месте разреза а — б); нижние концы трубок при помощи коротких резиновых шлангов присоединяются к жидкостному манометру; проще всего пользоваться U-образной стеклянной трубкой, заполненной до половины высоты водой и закрепленной на шкале с миллиметровыми делениями (рис. 11). Измерив разность высот воды в обоих коленах, выраженную в мм вод. ст., вычисляют (приближенно) скорость воздушного потока по формуле: v = 4 √h м/сек, где h — величина давления в мм вод. ст. (по манометру; обычно берется средняя цифра из нескольких измерений в разных точках воздуховода). Для точных измерений пользуются микроманометром.

www.medical-enc.ru

Классификация анемометров и принцип их работы

Существует множество разновидностей анемометров, однако чаще всего для измерений используют:

• чашечный;
• крыльчатый;
• ультразвуковой.

Чашечный анемометр

Чашечный анемометр имеет самую простую конструкцию: подвижный элемент с четырьмя лопастями. Как только ветер на них воздействует, ось начинает вращаться и передавать данные измерительному прибору. Он фиксирует число вращений лопастей за конкретный период времени. Анемометр этого типа идеально подходит для использования на открытой местности, поэтому ценится метеорологами.

Крыльчатый анемометр

Крыльчатый анемометр наиболее распространен среди приборов, измеряющих скорость воздушных масс. Он состоит из крыльчатки, защищенной кольцом, и соединенной напрямую либо гибким проводом с измерительным прибором. Такая конструкция позволяет использовать его для регистрации скорости воздуха в труднодоступных местах.

Ультразвуковой анемометр

Ультразвуковой анемометр реже других используют для измерения скорости ветра. Как уже понятно из названия, он измеряет скорость звука в помещении, которая меняется в зависимости от направления перемещения воздушных масс.

Двухкомпонентные устройства помимо скорости ветра могут определять, куда он движется в зависимости от частей света. Скорость звука в такой аппаратуре зависит от времени преодоления ультразвуковыми импульсами расстояния от излучателя до ультразвукового микрофона. Практически все анемометры работают от заряжаемых аккумуляторов или батареек.

Сфера применения анемометров

Современная цифровая аппаратура укомплектовывается жидкокристаллическим дисплеем. На него и выводится результат измерений. Можно выбрать в каких единицах отображать скорость ветра, а иногда подключить девайс к компьютеру, собирать данные, синхронизировав анемометр с временем ПК, или выгрузить собранную информацию в отдельный файл.

Крыльчатый анемометр применяют в строительстве для определения скорости перемещения воздушных масс в вентиляции, трубах и шахтах. Также этот прибор используют в сельском хозяйстве для проверки систем кондиционирования помещений. Своевременная диагностика скорости перемещения воздушных масс поможет предотвратить различные заболевания у животных и остановить либо предупредить распространение инфекции. Большинство современных моделей анемометров вычисляют скорость ветра, объём воздушных масс и даже влажность воздуха.

сезоны-года.рф

Анемометр (от греческого анемос – ветер, и метрео – измерение) — измерительный прибор, предназначенный для определения скорости ветра, а также для измерения скорости направленных воздушных и газовых потоков.

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.

Скорость воздуха является весьма важным параметром состояния атмосферы и одной из главных характеристик воздушного потока, которую необходимо учитывать при проектировании, монтаже, наладке и контроле систем вентиляции и кондиционирования. В качестве основного средства измерения скорости движения воздуха применяются анемометры, различающиеся между собой как по принципу действия, так и по техническим характеристикам.

Анемометр, как измерительный прибор, состоит из трех основных частей:

* Приемное устройство (чувствительный элемент анемометра, первичный преобразователь анемометра) ;
* Вторичный преобразователь (механический, пневматический или электронный блок анемометра) ;
* Отсчетное устройство (указатель стрелки, шкала, индикатор, дисплей анемометра) .

По принципу действия чувствительных элементов анемометры подразделяются на группы:

* Заторможенные или динамометрические анемометры (трубки Пито — Прандтля) ;
* Вращающиеся анемометры (чашечные, винтовые, крыльчатые анемометры) ;
* Поплавковые анемометры;
* Тепловые анемометры (термоанемометры) ;
* Вихревые анемометры;
* Ультразвуковые анемометры (акустические анемометры) ;
* Оптические анемометры (лазерные, доплеровские анемометры) .

Анемометры находят широкое применение для измерения средней скорости воздуха в системах вентиляции и кондиционирования (воздуховодах, каналах, коробах) промышленных и гражданских зданий, тоннелях метрополитенов, выработках шахт и рудников, для укомплектования лабораторий по охране труда при аттестации рабочих мест, а также для измерения средней скорости ветра при метеорологических наблюдениях. Анемометры требуются для измерения скорости воздуха на суше и море и необходимы представителям многих профессий для обеспечения безопасных условий труда. Анемометры используют в своей профессиональной деятельности строители и шахтеры, военные и спасатели, инженеры и ученые, работники метеослужб и сельского хозяйства, монтажники и наладчики систем вентиляции и кондиционирования воздуха, спортсмены и просто любители активного отдыха.

otvet.mail.ru

Устройство и принцип работы

Для всех версий данного прибора характерно присутствие в конструкции лопастей, движение которых и дает информацию для учета скорости потоков. То есть, принцип работы базируется на зависимости между непосредственно скоростью ветра и теплопередачей вольфрамовых элементов, которые располагаются на пути движения воздуха и нагреваются электротоком. Характеристики воздуха воздействуют на потоки тепла, вырабатываемого источником питания аппарата. Опять же, анемометр – это прибор для измерения не только ветра, но и его температуры, поэтому датчики фиксируют сразу несколько показателей. Также разные модификации ориентируются на работу в конкретных средах, в том числе и газовых. Поэтому их использование в деле проектирования систем вентиляции и кондиционирования, несомненно, является наиболее распространенным, но не единственным назначением.

Основные характеристики

Как и в использовании любого измерительного прибора, оператор анемометра рассчитывает на получение точных данных. Качественные модели из профессиональных линеек характеризуются скромной погрешностью порядка 5%. Что касается измерения температурного режима, то отклонения могут составлять 1-2 °C. По сравнению со специализированными термометрами это достаточно много, но для многоцелевого аппарата – допустимо. Другой важной характеристикой является возможный диапазон величин, которые способен в принципе зафиксировать данный прибор. Вновь следует учитывать, что анемометр – это и аппарат для определения скорости, и в некотором роде термометр, поэтому и шкал будет как минимум две. Спектр измерения скорости обычно составляет коридор от 1 до 30 м/с. Температура же нередко охватывается и с отрицательными значениями – к примеру, от -10 до 60 °С.

Разновидности аппарата

Выделяют два типа таких приборов – чашечные и крыльчатые. Первый вариант отличается наличием в конструкции крестовины с четырьмя чашами – их движение и является своего рода генератором информации для получения данных о скорости ветра. Это классическое устройство, которое используется в частных домах и в оснащении производственных объектов. Крыльчатый анемометр – это компактный аппарат, в конструкции которого заключается лопастное устройство, напоминающее миниатюрный вентилятор. Опять же, движение лопастей, активирующихся внешними потоками воздуха, является сигналом для определения характеристик ветра. Важно учитывать, что разделение между этими типами анемометров проходит также и по способу использования. Чашечные модели устанавливаются перпендикулярно относительно потоков, а крыльчатые располагаются именно по направлению ветра.

Советы по использованию прибора

Начинать работу с прибором следует после изучения элементов его управления. Если принцип работы может быть общим, то обозначения в дисплее и особенности предоставления конечной информации могут иметь индивидуальный характер. Пользоваться прибором следует только в условиях, которые допустимы для конкретной модели. Многие изготовители, к примеру, предостерегают от использования аппаратов под прямыми солнечными лучами. Дело в том, что анемометр – это в первую очередь средство измерения, поэтому любое агрессивное воздействие даже на корпус может отразиться на его точности. Это же касается и повышенного содержания пыли в воздушных потоках. После такого использования следует выполнить тщательную чистку лопастей или чаш анемометра.

Точность прибора может понижаться не только из-за грубого нарушения правил эксплуатации, но и в течение продолжительного времени работы. Поэтому для поддержания оптимального уровня достоверности предоставляемых данных производится поверка анемометра, которая состоит из нескольких операций. В домашних условиях, например, ее можно выполнить путем анализа целостности внешних поверхностей, корректности установки рабочих элементов и тестирования функции средства вывода информации.

Производители анемометра

Сегмент бюджетных недорогих моделей представляет в основном отечественная продукция. Такие модели можно найти в линейках «Мегеон» и «Калибр». Более солидные по функционалу и надежности модификации предлагают именитые бренды Geo-Fennel, ADA и Testo. Это высококачественные аппараты от разработчиков, которые специализируются на выпуске измерительной техники. В частности, анемометр Testo уже в моделях начального уровня позволяет измерять не только скорость и температуру воздушных потоков, но и влажность. Кроме того, данная компания занимается разработкой модификаций, специально рассчитанных на применение в системах вентиляции и воздуховодах.

Вопрос цены

Самые дешевые аппараты доступны за 1,5-2 тыс. руб. Это типовые классические устройства, у которых довольно высокий уровень погрешности и минимальный функционал. Продукция от той же фирмы Testo в среднем сегменте оценивается в 8-10 тыс. Такие приборы отличаются и точностью показаний, и наличием дополнительных защитных оболочек, что позволяет их использовать в жестких условиях. Если нужно измерять направление и скорость ветра с минимальным отклонением от фактических показателей, то следует ориентироваться на класс профессиональных устройств. Данная продукция доступна по ценам порядка 20-30 тыс.

Нюансы выбора

Опираться в выборе стоит на целевое назначение. Если прибор планируется использовать в частном порядке для фиксации основных характеристик ветра, то смело можно обращаться к продукции начального уровня. Для более ответственных измерений следует учитывать и дополнительный функционал, которым наделен анемометр. Это может быть модель с цифровым дисплеем, автоматическими режимами работы, подсветкой и современными системами индикации. Такой аппаратурой обычно пользуются профессиональные строители, рассчитывающие исходные данные для выполнения монтажных операций.

Заключение

Опытные пользователи измерительной техники не рекомендуют обращаться к приборам, которые работают с несколькими характеристиками. Практика показывает, что такие аппараты отличаются низкой точностью и зачастую неудобны в использовании. Но в данном случае многое зависит от того, какая компания выпустила прибор. Анемометр из премиальной серии Testo или ADA, к примеру, вполне может заменить даже функции гигрометра. Другое дело, что не всегда потребность в определении показателей влажности и температуры сопрягается с необходимостью отслеживания характеристик ветра. Но в любом случае не стоит пренебрегать комплексным обследованием внешних условий. Это позволит правильно выбрать материалы и конструкционные схемы для установки тех вентиляционных систем и шахт воздуховодов.

fb.ru

Для чего используется прибор

На сегодняшний день прибор анемометр можно встретить в различных отраслях деятельности:

• На станциях метеорологии, которые работают с целью наблюдения за погодой.

• В аэропортах. Ими пользуется служба безопасности полетов.

• Для определения тяги в системах вентиляции в отраслях добычи горных пород и угля.

• В строительстве анемометры используются для обеспечения безопасности: прибор закрепляют на верхней части стрелы крана. При достижении скорости ветра выше заданного параметра работы проводить запрещается.

• В сельском хозяйстве данный прибор используется при проведении обработки посевов средствами химической защиты и удобрениями.

Это список основных направлений, где используется прибор для измерения скорости. Отдельные виды могут измерять дополнительно направление ветра в различных плоскостях, температуру воздуха. Единицы измерения скорости ветра – метры в секунду – используются в приборах всех видов.

Устройство и принцип работы

Анемометр позволяет провести измерение скорости и направление ветра. Он улавливает скорость воздушного потока, после чего обрабатывает полученную информацию и передает на регистрирующее устройство.

Основными узлами конструкции являются всего три блока:

• Блок, непосредственно измеряющий скорость воздушного покоя. Если говорить точнее, то прибор улавливает возмущение воздушных масс, которое образуется в результате движения потока воздуха.

• Преобразователь, который служит для преобразования воздушных возмещений в физический параметр.

• Регистрирующее устройство, которое принимает сигнал от преобразователя.

Образуется своеобразная цепочка, на каждом из этапов которой свою роль выполняет отдельный блок.

Разнообразие моделей

В зависимости от принципа действия, прибор для измерения скорости ветра изготавливается в трех вариантах:

• Механический. За счет движения воздуха в них происходит вращение отдельных элементов. В данную категорию относится анемометр чашечный и крыльчатый (или лопастной). Они отличаются между собой конструкцией элемента, который воспринимает потоки воздуха.

• Нагревательные (или тепловые). В их конструкцию входит нагревательный элемент (обычно это простая накаливаемая проволока). Под воздействием движущихся воздушных масс данный элемент остывает. Прибор определяет степень снижения температуры.

• Ультразвуковые, которые измеряют скорость движения звука. Звук, проходя сквозь движущийся газ, обладает различной скоростью. Если он движется навстречу ветру, то его скорость будет ниже. И наоборот, при движении в одну сторону с ветром, его скорость будет выше, чем в неподвижном воздухе.

Классификация

Прибор для измерения скорости ветра в своей структуре имеет датчик, который контактирует непосредственно с воздушным потоком. В зависимости от вида данного датчика выделяют следующие типы анемометров:

• Вращающиеся, в которых отдельные элементы конструкции начинают вращаться под воздействием скорости ветра.

• Ультразвуковые, которые по-другому называют акустическими.

• Нагревательные, их еще называют термическими.

• Оптические, которые в свою очередь делятся на лазерные и допплеровские.

• Динамические, чей принцип работы основан на базе трубки Пито-Прандтля.

• Поплавковые.

• Вихревые.

Это список приборов, которые можно встретить в настоящее время.

Анемометр крыльчатый

Данный прибор способен определить скорость движения воздуха, которая находится в интервале от 0,5 до 45 м/с. Кроме того, данное устройство позволяет измерять температуру, которая находится в пределах от минус 50 до плюс 100 градусов.

Конструкция анемометра такова, что ветер воспринимается лопастной крыльчаткой. Это небольшое легкое колесико, которое от механических воздействий защищается металлическим кольцом. Принцип его работы напоминает вентилятор или мельницу. Под действием ветра крыльчатка начинает вращаться. По системе зубчатых колес ее вращение передается на стрелки счетного механизма.

Анемометр ручной устроен так, что счетный механизм расположен рядом с крыльчаткой. За счет этого создается преграда для ветра, тем самым рабочий диапазон ограничивается. Подобные приборы могут измерять скорость ветра, которая не превышает 5 м/с. Данные устройства подходят для измерения потока воздуха в вентиляционных шахтах, трубопроводах, воздуховодах и так далее.

Анемометр крыльчатый цифровой устроен таким образом, что датчик встроен внутрь прибора или является выносным. Благодаря такой конструкции никакой преграды для ветра нет. Поэтому прибор измеряет поток, скорость которого может достигать 45 м/с.

Приборы чашечного типа

Анемометр чашечный способен производить измерения только в плоскости, которая расположена перпендикулярно оси вращения. Конструкция прибора представляет собой 4 чашки в форме полусфер, которые одеты на симметричные крестообразные спицы ротора.

Появились первые варианты данного устройства еще в 1846 году. Их создателем является Джон Робинсон. Название он получил благодаря внешнему сходству лопастей с чашкой. Доктор предполагал, что на вращение чашек не оказывают влияние их размер. По его мнению, скорость вращения чашек в три раза меньше, нежели скорость движения ветра. Позднее эту теорию опровергли. Было доказано, что прибор обладает коэффициентом, который находится в пределах от 2 до 3,5.

В 1926 году Джон Паттерсон предложил ротор с тремя чашками. Им было замечено, что максимальный вращающий момент чашек достигается при их повороте на угол 45 градусов в отношении движения ветра.

В начале девяностых прошлого века Дерек Вестон усовершенствовал чашечный прибор для измерения скорости ветра. Его доработки позволили измерить дополнительно направление движения ветра. Достиг он этого простым способом – на одну из чашек установил флажок. При вращении флажок пол оборота движется по ветру, а вторую – против.

Чашечные ручные приборы подсчитывают количество оборотов, совершенных за отведенный промежуток времени. В улучшенных анемометрах ротор связывается с тахометрами различных видов. Данные приборы способны показать мгновенно скорость ветра и его изменение в реальном времени. Интервал измерения – от 0,2 до 30 м/с.

Тепловые приборы

Принцип работы подобных анемометров заключается в определении электрического сопротивления проволоки. Данное значение изменяется в зависимости от температуры, которая снижается за счет движущегося потока воздуха. Это подобно тому, как в солнечный жаркий день ветерок холодит кожу.

Конструкция анемометра представляет собой металлическую нить накаливания (из платины, нихрома, серебра, вольфрама и других металлов), которая разогревается электрическим током до температуры, превышающей температуру окружающей среды.

У приборов данного типа имеется один существенный недостаток – низкая прочность при механических воздействиях.

Ультразвуковые анемометры

Принцип работы данных приборов основан на определении скорости прохождения звука в движущемся воздушном потоке. Именно поэтому данный анемометр еще называют акустическим. При движении звука в одном направлении с воздухом его скорость увеличивается. При движении навстречу ветру скорость звука уменьшается. Благодаря этому измеряется время получения ультразвукового импульса. Устройство подключается к компьютеру для обработки полученных данных.

Датчик может выполнять несколько функций. В зависимости от их количества, можно выделить несколько видов датчиков:

• Двухмерные, которые способны определить скорость и направление ветра.

• Трехмерные, которые определяют все три компонента вектора скорости ветра.

• Четырехмерные, которые в дополнение к показателям предыдущего вида могут измерять температуру воздуха.

Ультразвуковые приборы измеряют скорость ветра до 60 м/с.

www.syl.ru

Полезно обратить внимание:

Серфинг во франции Курсы пилота самолета Доска с парусом Катамаран рафтмастер Подъемник гудаури Какое термобелье лучше