Instrument za merjenje hitrosti vetra (anemometer): vrste, navodila. Krilni anemometer

Meteorološke naprave vključujejo napravo za merjenje hitrosti vetra, ki se imenuje anemometer. Prevedeno iz stare grščine, definicija dobesedno pomeni »vetomer«. Kljub imenu je bila naprava izumljena šele v 19. stoletju. Izumil ga je irski astronom John Robinson, da bi določil hitrost vetra.

Za kaj se naprava uporablja?

Danes je napravo za anemometer mogoče najti na različnih področjih dejavnosti:

• Na postajah meteorologije, ki delajo za opazovanje vremena.

• Na letališčih. Uporabljajo jih službe za varnost letenja.

• Za določitev potiska v prezračevalnih sistemih v rudarstvu in premogovništvu.

• Pri gradnji anemometrov se uporablja za zagotovitev varnosti: naprava je pritrjena na vrh roke žerjava. Kadar hitrost vetra doseže nad določenim obratovalnim parametrom je prepovedano.

• V kmetijstvu se ta naprava uporablja pri predelavi pridelkov s kemičnimi sredstvi in ​​gnojili.

To je seznam glavnih področij, kjer se naprava uporablja za merjenje hitrosti. Nekatere vrste lahko dodatno izmerijo smer vetra v različnih ravninah, temperaturo zraka. Enote hitrosti vetra - metri na sekundo - se uporabljajo v vseh vrstah instrumentov.

Naprava in princip delovanja

Anemometer omogoča merjenje hitrosti in smeri vetra. Zajema hitrost pretoka zraka, potem pa obdeluje prejete informacije in jih posreduje snemalni napravi.

Glavni sestavni deli strukture so le trije bloki:

• Enota, ki neposredno meri hitrost počitka v zraku. Natančneje, naprava zazna motnje zračnih mas, ki nastanejo zaradi gibanja zračnega toka.

• Pretvornik, ki služi za pretvorbo rekuperacij zraka v fizični parameter.

• Snemalna naprava, ki sprejema signal iz pretvornika.

Oblikuje se posebna veriga, na kateri vsaka stopnja opravlja svojo vlogo.

Različni modeli

Glede na načelo delovanja je naprava za merjenje hitrosti vetra izdelana v treh različicah:

• Mehansko. Zaradi gibanja zraka v njih pride do vrtenja posameznih elementov. Ta kategorija vključuje anemometer skodelice in krilo (ali veslo). Razlikujejo se v obliki elementa, ki zaznava tok zraka.

• Ogrevanje (ali ogrevanje). Njihova zasnova vključuje grelni element (ponavadi preprost žar). Pod vplivom gibljivih zračnih mas se ta element ohladi. Naprava določa stopnjo znižanja temperature.

• Ultrazvočni, ki merijo hitrost gibanja zvoka. Zvok, ki prehaja skozi premični plin, ima drugačno hitrost. Če se premakne proti vetru, bo njegova hitrost nižja. Po drugi strani pa se bo hitrost, ko se premikamo v isti smeri z vetrom, zvišala kot v mirnem zraku.

Razvrstitev

Naprava za merjenje hitrosti vetra v svoji strukturi ima senzor, ki se neposredno poveže z zračnim tokom. Glede na tip senzorja se razlikujejo naslednje vrste anemometrov:

• Vrtenje, pri katerem se posamezni strukturni elementi začnejo vrteti pod vplivom hitrosti vetra.

• Ultrazvok, ki se sicer imenuje akustični.

• Ogrevanje se imenuje tudi toplotna.

• Optični, ki so nato razdeljeni na laser in Doppler.

• Dynamic, katerega princip delovanja temelji na osnovi Pitot-Prandtl cevi.

• Float.

• Vrtenje.

To je seznam naprav, ki jih lahko najdete zdaj.

Krilni anemometer

Ta naprava je sposobna določiti hitrost gibanja zraka, ki je v območju od 0,5 do 45 m / s. Poleg tega ta naprava omogoča merjenje temperature, ki se giblje od minus 50 do plus 100 stopinj.

Zasnova anemometra je taka, da je vetru zaznavano lopatasto kolo. To je majhno svetlo kolo, ki je zaščiteno pred mehanskimi vplivi s kovinskim obročkom. Načelo delovanja spominja na ventilator ali mlin. Pod vplivom vetra se rotor začne vrteti. S sistemom zobniki njegovo vrtenje se prenese na puščice računskega mehanizma.

Ročni anemometer je zasnovan tako, da se mehanizem za štetje nahaja zraven rotorja. Zaradi tega se ustvarja ovira za veter, zato je delovno območje omejeno. Taki instrumenti lahko merijo hitrost vetra, ki ne presega 5 m / s. Te naprave so primerne za merjenje pretoka zraka v prezračevalnih jaških, cevovodih, kanalih itd.

Krilni anemometer je digitalni tako, da je senzor vgrajen v napravo ali je oddaljen. Zaradi te zasnove ni nobene ovire za veter. Zato naprava meri pretok, ki lahko doseže hitrost 45 m / s.

Naprave tipa pokala

Anemometer skodelice lahko meri samo v ravnini, ki je pravokotna na vrtilno os. Zasnova naprave je sestavljena iz 4 polkrogelnih skodelic, ki so oblečene na simetrične križno oblikovane rotorske napere.

Prve različice te naprave so se pojavile leta 1846. Njihov ustvarjalec je John Robinson. Ime je dobila zaradi videza lopatic s skodelico. Zdravnik je domneval, da velikost skodelic ne vpliva na rotacijo skodelic. Po njegovem mnenju je hitrost vrtenja skodelic trikrat manjša od hitrosti vetra. Kasneje je bila ta teorija zavrnjena. Dokazano je, da ima naprava koeficient od 2 do 3,5.

Leta 1926 je John Patterson predlagal rotor s tremi skodelicami. Opazili so, da je največji navor v skodelicah dosežen, ko se obračajo pod kotom 45 stopinj glede na gibanje vetra.

V začetku devetdesetih let prejšnjega stoletja je Derek Weston izpopolnil instrument za merjenje hitrosti vetra. Njene izboljšave so omogočile dodatno merjenje smeri vetra. To je dosegel na preprost način - na eno od skodelic je postavil zastavo. Ko se vrti, se zastava obrne v vetru, druga pa proti.

Ročne naprave s skodelico preštejejo število vrtljajev v danem časovnem obdobju. Pri izboljšanih anemometrih je rotor povezan s tahometri različnih vrst. Te naprave lahko takoj prikažejo hitrost vetra in njegovo spremembo v realnem času. Merilni interval je od 0,2 do 30 m / s.

Toplotne naprave

Načelo delovanja takšnih anemometrov je določanje električne upornosti žice. Ta vrednost se spreminja glede na temperaturo, ki se zmanjšuje zaradi gibanja pretoka zraka. To je podobno temu, kako lahek hladi kožo na sončen vroč dan.

Anemometer je kovinski filament (platina, nichrome, srebro, volfram in druge kovine), ki ga segreva električni tok do temperature, ki presega temperaturo okolja.

Pri tovrstnih napravah obstaja ena velika pomanjkljivost - nizka trdnost pri mehanskih obremenitvah.

Ultrazvočni anemometri

Načelo delovanja teh naprav temelji na določanju hitrosti zvoka v gibajočem se toku zraka. Zato se ta anemometer imenuje tudi akustični. Ko se zvok premakne v isto smer z zrakom, se njegova hitrost poveča. Pri premikanju proti vetru se zmanjša hitrost zvoka. Zaradi tega se meri čas sprejemanja ultrazvočnega impulza. Naprava se poveže z računalnikom za obdelavo prejetih podatkov.

Senzor lahko izvaja več funkcij. Glede na njihovo število obstaja več tipov senzorjev:

• Dvodimenzionalni, ki lahko določijo hitrost in smer vetra.

• Tridimenzionalni, ki določajo vse tri komponente vektorja hitrosti vetra.

• Štiri-dimenzionalna, ki poleg indikatorjev prejšnjega tipa lahko meri temperaturo zraka.

Ultrazvočne naprave merijo hitrost vetra do 60 m / s.