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:
- Вращающиеся.
- Термические.
- Акустические.
- Лазерные.
Они кардинально отличаются между собой по применяемой технологии определения скорости газовых потоков.
Вращающиеся анемометры
Такие устройства представлены двумя схожими по принципу действия конструкциями:
- Чашечная.
- Крыльчатая.
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.
Могут фиксировать 3 параметра:
- Текущую скорость.
- Максимальные порывы.
- Средний показатель.
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.
Похожие темы:
Для обеспечения нормальных условий работы и жизнедеятельности в производственных и жилых помещениях нужно производить регулярные замеры основных параметров среды.
Не является исключением и оценка движения воздуха. Для этих целей применяют приборы, которые называются анемометрами. В чем их особенности и принцип использования, будет рассказано ниже.
Краткое содержимое статьи:
Назначение и основные типы
Анемометр представляет собой прибор, который производит замеры скорости движения воздушных потоков в среде и демонстрирует полученные результаты на шкале или экране.
Данное приспособление может применяться в производственных помещениях, на метеостанциях, жилых комплексах с установленными системами кондиционирования и вентилирования воздуха.
В продаже представлено множество аппаратов, которые можно рассмотреть фото анемометра. В некоторых случаях они могут считывать даже температуру. Но при желании простейшая конструкция изготавливается и собственными руками.
Аналоговые приборы
Они считаются более точными, имеют шкалу с делениями и заданным уровнем погрешности. Величина отклонения считанных данных от фактических определяется точностью зрительного восприятия оператором положения стрелки на шкале.
При этом подбираемое оборудование должно соответствовать цели использования. С учетом этого фактора подбирается подходящая модель с требуемой величиной деления на шкале.
Цифровые модели
Электронные анемометры предполагают использование технологии преобразования аналоговых сигналов, поступающих из внешней среды, в цифровые, которые выводятся на жидкокристаллический экран.
В процессе преобразования могут возникать разнообразные отклонения, проявляющиеся в виде погрешности замеров. В зависимости от моделей предусматривается возможность занесения данных в память и подключения к компьютеру.
Для представления данных применяются разные единицы измерения или шкала Бофорта. Более современные приборы позволяют замерять температуру. Это простые и удобные приборы, которые, однако, стоят дороже аналоговых.
Разновидности устройств
Для измерения параметров движения воздушных потоков могут применяться разнообразные по конструкции виды анемометров. Каждый из них имеет свои особенности, преимущества и возможности использования в конкретных условиях.
Крыльчатая конструкция
В таком приборе существует особая деталь – крыльчатка в виде лопастей или вентилятора. Она установлена в защитном кольце. Существуют модели, в которых лопасти имеют жесткое крепление к измерительной части или соединение при помощи гибкого привода.
Крыльчатый анемометр действует следующим образом. При попадании воздушных масс на «вентилятор» меняется скорость, с которой вращаются лопасти.
Зубчатый механизм приводится в работу, что заставляет функционировать счетный механизм. Одновременно существует возможность определения и направления ветра.
Применяются для измерения скорости от 0,1 м/с.
Чашечные модели
Это более простое устройство, в котором в качестве крыльчатки используется другая конструкция – вертушка с полушариями. Их может быть два или четыре. При появлении ветра увеличивается давление на поверхность внутри чашечек. Его величина больше давления на внешнюю поверхность.
Анемометр чашечный запускается – чашечки начинают вращаться. Лопасти подсоединены к измерительной части. В результате появляется возможность считать полученный результат.
Термоанемометр
Это акустическая модель, принцип действия которой основан на измерении звуковой скорости. Скорость звука измеряется с учетом изменения направления ветра.
Звуковая информация в электронно-цифровом блоке преобразуется в сигнал, который и используется в оценке скорости. Рассматриваемый акустический термодатчик является электронным и имеет возможность измерить еще и температуру.
Как правильно выбирать
Анемометры выбираются в соответствии с целями использования. Наиболее важным параметром является предел замеров скорости. Для обустройства систем кондиционирования подойдет агрегат с расчетным интервалом 0-10 м/сек., а вот в процессе проектирования вентиляционных систем на производстве и на крупных торговых площадях не обойтись без анемометра с диапазоном 0-20 м/сек.
Рассматривая каталог цифровых анемометров, особое место среди них занимают модели с возможностью замера температуры. В теплых регионах и зонах со щадящим климатом можно применять оборудование, фиксирующее положительные температуры. А в районах с суровым климатом потребуются аппараты, замеряющие параметры от -20 градусов.
Важно ориентироваться и на точность измерения. В наиболее ходовых моделях погрешность варьируется в пределах 1,5-5%. Менее точные приборы применяются в тех областях, где величина ошибки не имеет существенного значения.
Размер также имеет немалое значение. Например, для замеров в вентиляционной решетке предпочтение отдается устройствам крыльчатого типа с крупным, до 10 см, диаметром на лопастях. А для пользования в воздуховоде потребуются более компактные модели с диаметром не более 2,5 см. Они полезны при замерах небольших по скорости потоков.
Особенности пользования
Правильно производить расчеты поможет инструкция для анемометра. Прибор можно закрепить на шест нужной длины, после чего поднять на высоту, ориентируя положения по ветру. После 10-минутного замера данные считываются.
Для аналоговых моделей требуется соотношение с поверкой. По цифровым устройствам необходимо взять информацию с табло.
Аналогично получают данные по замерам в системах вентилирования и кондиционирования. Прибор нужно разместить в требуемом месте системы и произвести измерения скорости воздушных потоков.
Анемометр является полезным и информативным прибором, позволяющим обеспечить соответствие условий в различных помещениях и на открытых участках нормативным значениям. Устройство просто в использовании, точность данных достаточно высока.
Фото анемометра
Также рекомендуем посетить:
правила выбора и разновидности приборов (120 фото)
Анемометр нельзя назвать распространённым прибором. Но всё же, о нём слышал, наверное, каждый. В данной статье мы постараемся ответить на вопрос, что же это такое за устройство и для чего оно нужно.
Краткое содержимое статьи:
Особенности понятия
Анемометр или ветромер – это прибор, предназначенный для определения скорости передвижения воздуха. Современные модели могут показывать и температуру.
Слово «анемометр» имеет древнегреческое происхождение. Оборудование было изобретено приблизительно в 1540 г. в Италии математиком Леоном Батистом Альберти. Позднее некоторые учёные пытались создать свой аналог прибора. Причём иногда им ошибочно приписывали авторство изобретения.
В 1846 г. ирландский астроном Д. Робинсон внёс изменения в конструкционную схему устройства, тем самым его модернизировав.
Области применения
В наше время анемометры применяются:
- в метеорологии;
- в службах при аэропортах;
- на производстве;
- в метро;
- в угледобывающей промышленности;
- в строительстве;
- в сельском хозяйстве;
- в некоторых видах спортивной деятельности, где играет роль сила ветра.
Виды анемометров
Как видно на фото анемометров, они бывают двух типов:
- Механические.
- Электронные.
Виды приборов механического типа
Чашечные. Анемометр чашечный считается наиболее распространённым типом прибора. Он состоит из ротора и насаженных на него чашек в виде полусфер. Поток воздуха вызывает движение ротора, а датчик отмечает число вращений чашек за опредёленный период времени.
Крыльчатые. Данное устройство представляет собой ветровое колесо небольшого размера. Именно обороты этого элемента передаются на счётчик механического типа. Анемометр крыльчатый применяют в различных системах трубопроводов, чтобы рассчитать расход воздуха.
К электронным анемометрам относят тепловые приборы, работающие благодаря встроенной электросхеме, содержащей проволоку датчика температуры. Принцип работы устройства основан на нагревании нити накаливания и измерении ее электрического сопротивления, которое меняется в зависимости от температуры.
Другой представитель прибора электронного типа – ультразвуковой анемометр. Здесь определение скорости ветра происходит через проведение замеров скорости звука, которая меняется в зависимости от направления воздушного потока.
Советы по использованию прибора
Перед тем, как начать пользоваться устройством, необходимо тщательно изучить инструкцию для анемометра и дальнейшие действия производить в соответствии с ней. Обычно порядок работы с прибором такой:
- Его нужно закрепить на шест и поднять вверх, ориентируясь по направлению ветра.
- Через 10 минут необходимо снять показания.
Механические устройства сравнивают с указанной в инструкции поверкой, а на электронных – результат сразу виден на табло.
Рекомендации по выбору
Если вы увлекаетесь экстремальными видами спорта, например, парапланеризмом или парусной регатой, то вам обязательно нужен анемометр. И лучше всего, если это будет мобильное устройство. Оно избавит вас от необходимости проведения трудоёмких расчётов для определения скорости воздушных масс. Вы получите интересующие вас данные путём нажатия всего лишь одной кнопки.
К таким приборам относится представитель каталога цифровых анемометров – анемометр SKYWATCH Xplorer 1. Его вес – всего 50 грамм. Устройство не только определяет текущую скорость воздушного потока, но и фиксирует ее максимум.
Анемометр способен производить измерения в пределах от 0,5 до 42 м/с. Есть функция подсветки дисплея. Для работы требуется обычная литиевая батарейка. Это лишь один пример.
Моделей анемометров сегодня существует множество. Вам не составит особого труда подобрать подходящую.
Специалисты дают следующие рекомендации по выбору анемометра:
- Прежде, чем идти в магазин, продумайте, как вы собираетесь использовать устройство, для каких целей оно вам необходимо.
- Определитесь с тем, какую сумму денег вы готовы потратить.
- Взвесьте технические характеристики представленных моделей.
- Изучите рейтинг популярных компаний-производителей. Известный бренд послужит гарантией качества.
Выбирая анемометр, следует быть очень внимательным, если вы хотите приобрести высококачественное устройство, которое прослужит вам долгие годы.
Фото анемометров
Также рекомендуем просмотреть:
Помогите сайту, поделитесь в соцсетях 😉
Анемометр — Википедия
Чашечный анемометр 
Карманный анемометрАнемо́метр, ветроме́р[1][2] (от др.-греч. ἄνεμος — ветер и μετρέω — измеряю) — прибор для измерения скорости движения газов, воздуха в системах, например, вентиляции. В метеорологии применяется для измерения скорости ветра.
По принципу действия различают механические анемометры, в которых движение газа приводит во вращение чашечное колесо или крыльчатку (подобие воздушного винта), тепловые анемометры, принцип действия которых основан на измерении снижения температуры нагретого тела, обычно накаливаемой проволоки, от движения газа, ультразвуковые анемометры, основаны на измерении скорости звука в газе в зависимости от движения его, так, навстречу ветру скорость звука ниже, чем в неподвижном воздухе, по ветру — наоборот, выше.
Механические анемометры
Чашечный анемометр
Наиболее распространённый тип анемометра — это чашечный анемометр. Изобретён доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном, работавшем в обсерватории Армы, в 1846 году. Состоит из четырёх полусферических чашек, симметрично насаженных на крестообразные спицы ротора, вращающегося на вертикальной оси.
Ветер любого направления вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра.
Робинсон предполагал, что для такого анемометра линейная скорость кругового вращения чашек составляет одну треть от скорости ветра, и не зависит от размера чашек и длины спиц. Проделанные в то время эксперименты это подтверждали. Более поздние измерения показали, что это неверно, т. н. «коэффициент анемометра» (величина обратная отношению линейной скорости к скорости ветра) для простейшей конструкции Робинсона зависит от размеров чашек и длины 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 году сделали чашечный анемометр линейным в диапазоне до 100 км/ч (27 м/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 (в 1991 г.), 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 ротора неравномерна в течение одного оборота (половину оборота флажок движется по ветру, половину оборота — против). Определив круговой сектор относительно метеостанции, в котором скорость увеличивается или уменьшается, определяется направление ветра.
Вращение ротора в простейших анемометрах передаётся на механический счётчик числа оборотов. Скорость подсчитывается по числу оборотов за заданное время, например, минуту, таковы ручные анемометры.
В более совершенных анемометрах ротор связан с тахогенератором, выходной сигнал которого (напряжение) подаётся на вторичный измерительный прибор (вольтметр), или используются тахометры, основанные на иных принципах. Такие анемометры сразу показывают мгновенную скорость ветра, без дополнительных вычислений, и позволяют следить за изменениями скорости ветра в реальном времени.
Самые распространённые модели современности среди чашечных анемометров это МС 13, М 95ЦМ, анемометр АРЭ
Помимо метеорологических измерений, чашечные анемометры применяются и на башенных подъёмных кранах, для сигнализации об опасном превышении скорости ветра.
Крыльчатые анемометры
В таких анемометрах поток воздуха вращает миниатюрное лёгкое ветровое колесо (крыльчатку), ограждённую металлическим кольцом для защиты от механических повреждений. Вращение крыльчатки через систему зубчатых колёс передаётся на стрелки счётного механизма.
Ручные крыльчатые анемометры применяются для измерения скорости направленного воздушного потока в трубопроводах и коробах вентиляционных устройств для вычисления расхода вентиляционного воздуха в вентиляционных отверстиях, воздуховодах жилых и производственных зданий.
Наиболее распространённые анемометры с крыльчаткой-зондом — это Testo 416, анемометр ИСП-МГ4, анемометр АПР-2 и другие.
Тепловой анемометр
Датчик лабораторного теплового анемометраПринцип работы таких анемометров, часто называемых термоанемометрами, основан на увеличении теплопотерь нагретого тела при увеличении скорости обдувающего более холодного газа — изменение числа Нуссельта.
Это явление всем знакомо, известно, что при неизменной температуре в ветреную погоду ощущение холода сильнее при большей скорости ветра.
Конструктивно представляет собой открытую тонкую металлическую проволоку (нить накаливания), нагреваемую выше температуры среды электрическим током. Проволока изготавливается из металла с положительным температурным коэффициентом сопротивления — из вольфрама, нихрома, платины, серебра и т. п.)
Сопротивление нити изменяется от изменений температуры, таким образом по сопротивлению можно измерить температуру. Температура определённым образом зависит от скорости ветра, плотности воздуха, его влажности.
Проволока термодатчика включается в электронную схему. В зависимости от метода включения датчика различают приборы с стабилизацией тока проволоки, стабилизацией напряжения и с термостатированием проволоки. В первых двух методах характеристикой скорости является температура проволоки, в последнем — мощность, необходимая для термостабилизации.
Термоанемометры широко используется практически во всех современных автомобилях в качестве датчика массового расхода воздуха (ДМРВ).
Недостатки термоанемометров — низкая механическая прочность, так как применяемая проволока очень тонкая, другой недостаток — нарушение калибровки из-за загрязнения и окисления горячей проволоки, но, так как они практически безынерционны, широко применяются в аэродинамических экспериментах для измерения локальной турбулентности и пульсаций потока.
Ультразвуковой анемометр
Трёхмерный ультразвуковой анемометр GILL WindMasterПринцип действия анемометров ультразвукового типа основан на измерении скорости звука, которая изменяется в зависимости от ориентации вектора движения воздуха (направления ветра) относительно пути распространения звука.
Существуют двухкомпонентные ультразвуковые анемометры — измеряют помимо скорости и направление ветра по частям света — направление горизонтального ветра и трёхкомпонентные ультразвуковые анемометры — измерители всех трёх компонент вектора скорости воздуха.
Скорость звука в таких анемометрах измеряется по времени прохода ультразвуковых импульсов между фиксированным расстоянием от излучателя до ультразвукового микрофона, затем измеренные времена пересчитываются в две или три компоненты скорости движения воздуха.
Так как скорость звука в воздухе зависит ещё от температуры (возрастает пропорционально корню квадратному из абсолютной температуры), в ультразвуковых анемометрах обязательно есть термометр, по показаниям которого вносятся поправки в вычисления скорости ветра.
Многие современные модели электронных анемометров позволяют измерять не только скорость ветра (это основное предназначение прибора), но и снабжены дополнительными удобными сервисными функциями — вычисления объёмного расхода воздуха, измерения температуры воздуха (термоанемометр), влажность воздуха (термоанемометр с функцией измерения влажности).
Российскими предприятиями также выпускаются многофункциональные приборы, которые содержат в себе функции как термоанемометра, так и гигрометра (измерение влажности) и манометра (измерение дифференциального давления в воздуховоде). Например, метеометр МЭС200, дифманометр ДМЦ01М. Такие приборы используются при создании, обследовании, ремонте, поверке вентиляционных шахт в зданиях любого типа.
Как правило, все выпускаемые на территории РФ анемометры подлежат обязательной сертификации и государственной поверке, так как являются средствами измерения.
Некоторые народные умельцы делают самодельные анемометры для собственных бытовых нужд, например, для сада-огорода.
См. также
Примечания
- ↑ Ветромер // Толковый словарь русского языка: В 4 т. / Под ред. Д. Н. Ушакова. — М.: Гос. ин-т «Сов. энциклопедия»; ОГИЗ, 1935. — Т. 1.
- ↑ Самойлов, К. И. Ветромер // Морской словарь. — М.—Л.: Госвоенморздат, 1941.
Литература
Анемометр — Википедия
Чашечный анемометр Карманный анемометрАнемо́метр, ветроме́р[1][2] (от др.-греч. ἄνεμος — ветер и μετρέω — измеряю) — прибор для измерения скорости движения газов, воздуха в системах, например, вентиляции. В метеорологии применяется для измерения скорости ветра.
По принципу действия различают механические анемометры, в которых движение газа приводит во вращение чашечное колесо или крыльчатку (подобие воздушного винта), тепловые анемометры, принцип действия которых основан на измерении снижения температуры нагретого тела, обычно накаливаемой проволоки, от движения газа, ультразвуковые анемометры, основаны на измерении скорости звука в газе в зависимости от движения его, так, навстречу ветру скорость звука ниже, чем в неподвижном воздухе, по ветру — наоборот, выше.
Механические анемометры
Чашечный анемометр
Наиболее распространённый тип анемометра — это чашечный анемометр. Изобретён доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном, работавшем в обсерватории Армы, в 1846 году. Состоит из четырёх полусферических чашек, симметрично насаженных на крестообразные спицы ротора, вращающегося на вертикальной оси.
Ветер любого направления вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра.
Робинсон предполагал, что для такого анемометра линейная скорость кругового вращения чашек составляет одну треть от скорости ветра, и не зависит от размера чашек и длины спиц. Проделанные в то время эксперименты это подтверждали. Более поздние измерения показали, что это неверно, т. н. «коэффициент анемометра» (величина обратная отношению линейной скорости к скорости ветра) для простейшей конструкции Робинсона зависит от размеров чашек и длины 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 году сделали чашечный анемометр линейным в диапазоне до 100 км/ч (27 м/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 (в 1991 г.), 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 ротора неравномерна в течение одного оборота (половину оборота флажок движется по ветру, половину оборота — против). Определив круговой сектор относительно метеостанции, в котором скорость увеличивается или уменьшается, определяется направление ветра.
Вращение ротора в простейших анемометрах передаётся на механический счётчик числа оборотов. Скорость подсчитывается по числу оборотов за заданное время, например, минуту, таковы ручные анемометры.
В более совершенных анемометрах ротор связан с тахогенератором, выходной сигнал которого (напряжение) подаётся на вторичный измерительный прибор (вольтметр), или используются тахометры, основанные на иных принципах. Такие анемометры сразу показывают мгновенную скорость ветра, без дополнительных вычислений, и позволяют следить за изменениями скорости ветра в реальном времени.
Самые распространённые модели современности среди чашечных анемометров это МС 13, М 95ЦМ, анемометр АРЭ
Помимо метеорологических измерений, чашечные анемометры применяются и на башенных подъёмных кранах, для сигнализации об опасном превышении скорости ветра.
Крыльчатые анемометры
В таких анемометрах поток воздуха вращает миниатюрное лёгкое ветровое колесо (крыльчатку), ограждённую металлическим кольцом для защиты от механических повреждений. Вращение крыльчатки через систему зубчатых колёс передаётся на стрелки счётного механизма.
Ручные крыльчатые анемометры применяются для измерения скорости направленного воздушного потока в трубопроводах и коробах вентиляционных устройств для вычисления расхода вентиляционного воздуха в вентиляционных отверстиях, воздуховодах жилых и производственных зданий.
Наиболее распространённые анемометры с крыльчаткой-зондом — это Testo 416, анемометр ИСП-МГ4, анемометр АПР-2 и другие.
Тепловой анемометр
Датчик лабораторного теплового анемометраПринцип работы таких анемометров, часто называемых термоанемометрами, основан на увеличении теплопотерь нагретого тела при увеличении скорости обдувающего более холодного газа — изменение числа Нуссельта.
Это явление всем знакомо, известно, что при неизменной температуре в ветреную погоду ощущение холода сильнее при большей скорости ветра.
Конструктивно представляет собой открытую тонкую металлическую проволоку (нить накаливания), нагреваемую выше температуры среды электрическим током. Проволока изготавливается из металла с положительным температурным коэффициентом сопротивления — из вольфрама, нихрома, платины, серебра и т. п.)
Сопротивление нити изменяется от изменений температуры, таким образом по сопротивлению можно измерить температуру. Температура определённым образом зависит от скорости ветра, плотности воздуха, его влажности.
Проволока термодатчика включается в электронную схему. В зависимости от метода включения датчика различают приборы с стабилизацией тока проволоки, стабилизацией напряжения и с термостатированием проволоки. В первых двух методах характеристикой скорости является температура проволоки, в последнем — мощность, необходимая для термостабилизации.
Термоанемометры широко используется практически во всех современных автомобилях в качестве датчика массового расхода воздуха (ДМРВ).
Недостатки термоанемометров — низкая механическая прочность, так как применяемая проволока очень тонкая, другой недостаток — нарушение калибровки из-за загрязнения и окисления горячей проволоки, но, так как они практически безынерционны, широко применяются в аэродинамических экспериментах для измерения локальной турбулентности и пульсаций потока.
Ультразвуковой анемометр
Трёхмерный ультразвуковой анемометр GILL WindMasterПринцип действия анемометров ультразвукового типа основан на измерении скорости звука, которая изменяется в зависимости от ориентации вектора движения воздуха (направления ветра) относительно пути распространения звука.
Существуют двухкомпонентные ультразвуковые анемометры — измеряют помимо скорости и направление ветра по частям света — направление горизонтального ветра и трёхкомпонентные ультразвуковые анемометры — измерители всех трёх компонент вектора скорости воздуха.
Скорость звука в таких анемометрах измеряется по времени прохода ультразвуковых импульсов между фиксированным расстоянием от излучателя до ультразвукового микрофона, затем измеренные времена пересчитываются в две или три компоненты скорости движения воздуха.
Так как скорость звука в воздухе зависит ещё от температуры (возрастает пропорционально корню квадратному из абсолютной температуры), в ультразвуковых анемометрах обязательно есть термометр, по показаниям которого вносятся поправки в вычисления скорости ветра.
Многие современные модели электронных анемометров позволяют измерять не только скорость ветра (это основное предназначение прибора), но и снабжены дополнительными удобными сервисными функциями — вычисления объёмного расхода воздуха, измерения температуры воздуха (термоанемометр), влажность воздуха (термоанемометр с функцией измерения влажности).
Российскими предприятиями также выпускаются многофункциональные приборы, которые содержат в себе функции как термоанемометра, так и гигрометра (измерение влажности) и манометра (измерение дифференциального давления в воздуховоде). Например, метеометр МЭС200, дифманометр ДМЦ01М. Такие приборы используются при создании, обследовании, ремонте, поверке вентиляционных шахт в зданиях любого типа.
Как правило, все выпускаемые на территории РФ анемометры подлежат обязательной сертификации и государственной поверке, так как являются средствами измерения.
Некоторые народные умельцы делают самодельные анемометры для собственных бытовых нужд, например, для сада-огорода.
См. также
Примечания
- ↑ Ветромер // Толковый словарь русского языка: В 4 т. / Под ред. Д. Н. Ушакова. — М.: Гос. ин-т «Сов. энциклопедия»; ОГИЗ, 1935. — Т. 1.
- ↑ Самойлов, К. И. Ветромер // Морской словарь. — М.—Л.: Госвоенморздат, 1941.
Литература
Анемометр – это… Что такое Анемометр?
Чашечный анемометр Карманный 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
 | В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 12 мая 2011. |
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.
Чашечный анемометр с вертикальной осью расположенный на Скаджит Бэй, штат Вашингтон. Июль-Август, 2009.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.
Лопастный анемометрC 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
Датчик лабораторного теплового анемометраПредставляет 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
Трёхмерный ультразвуковой анемометр GILL WindMasterПринцип 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
Анемометр — Википедия. Что такое Анемометр
Чашечный анемометр Карманный анемометрАнемо́метр, ветроме́р[1][2] (от др.-греч. ἄνεμος — ветер и μετρέω — измеряю) — прибор для измерения скорости движения газов, воздуха в системах, например, вентиляции. В метеорологии применяется для измерения скорости ветра.
По принципу действия различают механические анемометры, в которых движение газа приводит во вращение чашечное колесо или крыльчатку (подобие воздушного винта), тепловые анемометры, принцип действия которых основан на измерении снижения температуры нагретого тела, обычно накаливаемой проволоки, от движения газа, ультразвуковые анемометры, основаны на измерении скорости звука в газе в зависимости от движения его, так, навстречу ветру скорость звука ниже, чем в неподвижном воздухе, по ветру — наоборот, выше.
Механические анемометры
Чашечный анемометр
Наиболее распространённый тип анемометра — это чашечный анемометр. Изобретён доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном, работавшем в обсерватории Армы, в 1846 году. Состоит из четырёх полусферических чашек, симметрично насаженных на крестообразные спицы ротора, вращающегося на вертикальной оси.
Ветер любого направления вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра.
Робинсон предполагал, что для такого анемометра линейная скорость кругового вращения чашек составляет одну треть от скорости ветра, и не зависит от размера чашек и длины спиц. Проделанные в то время эксперименты это подтверждали. Более поздние измерения показали, что это неверно, т. н. «коэффициент анемометра» (величина обратная отношению линейной скорости к скорости ветра) для простейшей конструкции Робинсона зависит от размеров чашек и длины 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 году сделали чашечный анемометр линейным в диапазоне до 100 км/ч (27 м/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 (в 1991 г.), 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 ротора неравномерна в течение одного оборота (половину оборота флажок движется по ветру, половину оборота — против). Определив круговой сектор относительно метеостанции, в котором скорость увеличивается или уменьшается, определяется направление ветра.
Вращение ротора в простейших анемометрах передаётся на механический счётчик числа оборотов. Скорость подсчитывается по числу оборотов за заданное время, например, минуту, таковы ручные анемометры.
В более совершенных анемометрах ротор связан с тахогенератором, выходной сигнал которого (напряжение) подаётся на вторичный измерительный прибор (вольтметр), или используются тахометры, основанные на иных принципах. Такие анемометры сразу показывают мгновенную скорость ветра, без дополнительных вычислений, и позволяют следить за изменениями скорости ветра в реальном времени.
Самые распространённые модели современности среди чашечных анемометров это МС 13, М 95ЦМ, анемометр АРЭ
Помимо метеорологических измерений, чашечные анемометры применяются и на башенных подъёмных кранах, для сигнализации об опасном превышении скорости ветра.
Крыльчатые анемометры
В таких анемометрах поток воздуха вращает миниатюрное лёгкое ветровое колесо (крыльчатку), ограждённую металлическим кольцом для защиты от механических повреждений. Вращение крыльчатки через систему зубчатых колёс передаётся на стрелки счётного механизма.
Ручные крыльчатые анемометры применяются для измерения скорости направленного воздушного потока в трубопроводах и коробах вентиляционных устройств для вычисления расхода вентиляционного воздуха в вентиляционных отверстиях, воздуховодах жилых и производственных зданий.
Наиболее распространённые анемометры с крыльчаткой-зондом — это Testo 416, анемометр ИСП-МГ4, анемометр АПР-2 и другие.
Тепловой анемометр
Датчик лабораторного теплового анемометраПринцип работы таких анемометров, часто называемых термоанемометрами, основан на увеличении теплопотерь нагретого тела при увеличении скорости обдувающего более холодного газа — изменение числа Нуссельта.
Это явление всем знакомо, известно, что при неизменной температуре в ветреную погоду ощущение холода сильнее при большей скорости ветра.
Конструктивно представляет собой открытую тонкую металлическую проволоку (нить накаливания), нагреваемую выше температуры среды электрическим током. Проволока изготавливается из металла с положительным температурным коэффициентом сопротивления — из вольфрама, нихрома, платины, серебра и т. п.)
Сопротивление нити изменяется от изменений температуры, таким образом по сопротивлению можно измерить температуру. Температура определённым образом зависит от скорости ветра, плотности воздуха, его влажности.
Проволока термодатчика включается в электронную схему. В зависимости от метода включения датчика различают приборы с стабилизацией тока проволоки, стабилизацией напряжения и с термостатированием проволоки. В первых двух методах характеристикой скорости является температура проволоки, в последнем — мощность, необходимая для термостабилизации.
Термоанемометры широко используется практически во всех современных автомобилях в качестве датчика массового расхода воздуха (ДМРВ).
Недостатки термоанемометров — низкая механическая прочность, так как применяемая проволока очень тонкая, другой недостаток — нарушение калибровки из-за загрязнения и окисления горячей проволоки, но, так как они практически безынерционны, широко применяются в аэродинамических экспериментах для измерения локальной турбулентности и пульсаций потока.
Ультразвуковой анемометр
Трёхмерный ультразвуковой анемометр GILL WindMasterПринцип действия анемометров ультразвукового типа основан на измерении скорости звука, которая изменяется в зависимости от ориентации вектора движения воздуха (направления ветра) относительно пути распространения звука.
Существуют двухкомпонентные ультразвуковые анемометры — измеряют помимо скорости и направление ветра по частям света — направление горизонтального ветра и трёхкомпонентные ультразвуковые анемометры — измерители всех трёх компонент вектора скорости воздуха.
Скорость звука в таких анемометрах измеряется по времени прохода ультразвуковых импульсов между фиксированным расстоянием от излучателя до ультразвукового микрофона, затем измеренные времена пересчитываются в две или три компоненты скорости движения воздуха.
Так как скорость звука в воздухе зависит ещё от температуры (возрастает пропорционально корню квадратному из абсолютной температуры), в ультразвуковых анемометрах обязательно есть термометр, по показаниям которого вносятся поправки в вычисления скорости ветра.
Многие современные модели электронных анемометров позволяют измерять не только скорость ветра (это основное предназначение прибора), но и снабжены дополнительными удобными сервисными функциями — вычисления объёмного расхода воздуха, измерения температуры воздуха (термоанемометр), влажность воздуха (термоанемометр с функцией измерения влажности).
Российскими предприятиями также выпускаются многофункциональные приборы, которые содержат в себе функции как термоанемометра, так и гигрометра (измерение влажности) и манометра (измерение дифференциального давления в воздуховоде). Например, метеометр МЭС200, дифманометр ДМЦ01М. Такие приборы используются при создании, обследовании, ремонте, поверке вентиляционных шахт в зданиях любого типа.
Как правило, все выпускаемые на территории РФ анемометры подлежат обязательной сертификации и государственной поверке, так как являются средствами измерения.
Некоторые народные умельцы делают самодельные анемометры для собственных бытовых нужд, например, для сада-огорода.
См. также
Примечания
- ↑ Ветромер // Толковый словарь русского языка: В 4 т. / Под ред. Д. Н. Ушакова. — М.: Гос. ин-т «Сов. энциклопедия»; ОГИЗ, 1935. — Т. 1.
- ↑ Самойлов, К. И. Ветромер // Морской словарь. — М.—Л.: Госвоенморздат, 1941.
Литература
Анемометр – это инструмент, который измеряет скорость ветра и давление ветра. Анемометры являются важным инструментом для метеорологов, которые изучают погодные условия. Они также важны для работы физиков, которые изучают движение воздуха.
Наиболее распространенный тип анемометра имеет три или четыре чашки, прикрепленные к горизонтальным рычагам. Руки прикреплены к вертикальному стержню. Когда дует ветер, чашки вращаются, заставляя стержень вращаться. Чем сильнее дует ветер, тем быстрее вращается удочка.Анемометр подсчитывает количество оборотов или оборотов, которое используется для расчета скорости ветра. Поскольку скорости ветра не постоянны – порывы и усыпления – скорость ветра обычно усредняется за короткий период времени.
Аналогичный тип анемометра подсчитывает обороты, сделанные лопастями ветряной мельницы. Шток анемометров ветряной мельницы вращается горизонтально.
Другие анемометры рассчитывают скорость ветра по-разному. Анемометр с горячей проволокой использует тот факт, что воздух охлаждает нагретый объект, когда он течет по нему.(Вот почему ветер чувствует себя освежающим в жаркий день.) В анемометре с горячей проволокой тонкий электрический провод помещается на ветру. Количество энергии, необходимое для поддержания провода в горячем состоянии, используется для расчета скорости ветра. Чем выше скорость ветра, тем больше мощности требуется для поддержания постоянной температуры провода.
Скорость ветра также можно определить путем измерения давления воздуха. (Само давление воздуха измеряется прибором, называемым барометром.) Трубчатый анемометр использует давление воздуха для определения давления ветра или скорости.Трубчатый анемометр измеряет давление воздуха внутри стеклянной трубки, закрытой с одного конца. Сравнивая давление воздуха внутри трубки с давлением воздуха снаружи трубки, можно рассчитать скорость ветра.
Другие анемометры работают, измеряя скорость звуковых волн или излучая лазерные лучи на крошечные частицы на ветру и измеряя их эффект.
Использование анемометров
Анемометры используются практически на всех метеорологических станциях, от холодной Арктики до теплых экваториальных регионов.Скорость ветра помогает указать на изменение погодных условий, таких как приближающийся шторм, что важно для пилотов, инженеров и климатологов.
Аэрокосмические инженеры и физики часто используют лазерные анемометры. Этот тип анемометра используется в скоростных экспериментах. Скорость – это измерение скорости и направления изменения положения объекта. Например, лазерные анемометры рассчитывают скорость ветра вокруг автомобилей, самолетов и космических кораблей. Анемометры помогают инженерам сделать эти машины более аэродинамическими.
Анемометр | инструмент | Britannica
Анемометр , устройство для измерения скорости воздушного потока в атмосфере, в аэродинамических трубах и в других приложениях с газовым потоком. Наиболее широко используемым для измерения скорости ветра является электрический анемометр с вращающейся чашкой, в котором вращающиеся чашки управляют электрическим генератором. На выходе генератора работает электрический счетчик, откалиброванный по скорости ветра. Полезный диапазон этого устройства составляет приблизительно от 5 до 100 узлов. Пропеллер также может использоваться для привода электрического генератора, как в пропеллерном анемометре.В другом типе ветродвигателя вращающиеся лопасти управляют счетчиком, причем обороты рассчитываются с помощью секундомера и переводятся в воздушную скорость. Это устройство особенно подходит для измерения низких скоростей полета.
Электрический анемометр с вращающейся чашкой. Encyclopædia Britannica, Inc.Британика Викторина
Гаджеты и технологии: факты или вымысел?
Роботы никогда не использовались в бою.
Тот факт, что поток воздуха будет охлаждать нагретый объект (скорость охлаждения определяется скоростью воздушного потока), является принципом, лежащим в основе анемометра с горячей проволокой. Тонкопроволочный провод с электрическим подогревом помещается в воздушный поток. По мере увеличения воздушного потока провод охлаждается. В наиболее распространенном типе анемометра с горячей проволокой, типа с постоянной температурой, мощность увеличивается для поддержания постоянной температуры провода. В этом случае входная мощность для горячего провода является мерой воздушной скорости, и измеритель в электрической цепи горячего провода может быть откалиброван для указания воздушной скорости.Это устройство полезно для очень низких скоростей полета, ниже примерно 5 миль (8 км) в час. Ката термометр представляет собой термометр с подогревом спирта; Время, необходимое для охлаждения, измеряется и используется для определения воздушного потока. Это полезно для измерения низких скоростей в исследованиях циркуляции воздуха.
Поток воздуха, ударяющий открытый конец трубки, закрытой на другом конце, создает давление внутри трубки. Разница в давлении между внутренней частью этой трубки (называемой трубкой Пито) и окружающим воздухом может быть измерена и преобразована в воздушную скорость.Трубки Пито также используются для измерения расхода жидкостей, особенно в ходе исследований потока в механике жидкости. Этот анемометр наиболее полезен, однако, в сильных, устойчивых воздушных потоках, таких как в аэродинамических трубах и на борту самолета в полете. С изменениями, он может быть использован для измерения сверхзвукового воздушного потока. Другой тип анемометра давления – это трубка Вентури, которая открыта на обоих концах и имеет больший диаметр на концах, чем в середине. Воздушная скорость определяется путем измерения давления при сжатии в трубе.Трубы Вентури находят применение в промышленности.
Анемометр для измерения скорости ветра
Классификация описывает погрешность анемометра с учетом общих влияющих параметров, таких как турбулентность, температура воздуха, плотность воздуха и средний наклон потока. См. Таблицы ниже (нажмите «Показать / скрыть таблицу») для классификации часто используемых чашечных анемометров при оценке энергии ветра. Обратите внимание, что классификации проводились в разных аэродинамических трубах разных институтов.
Классификация и точность
В соответствии с МЭК 61400-12-1 стандартную погрешность эксплуатации можно получить из классификации и бина скорости ветра.Неопределенность эксплуатационного стандарта описывает максимальное отклонение скорости ветра, измеренное анемометром, по сравнению с реальной скоростью ветра в м / с, тогда как классификация представляет собой только число. Неопределенность эксплуатационного стандарта рассчитывается следующим образом:
, где U j – контейнер скорости ветра; к классификация.
Классификация в соответствии с IEC 61400-12-1 Издание 2.0 (2017-03-03)
В марте 2017 года был опубликован обновленный МЭК 61400-12-1.В области классификации анемометров были введены новые классы, которые не следует сравнивать с классами из предыдущего стандарта IEC 61400-12-1: 2005. Новые классы описаны следующим образом:
Класс A
Связан с ландшафтом, который соответствует требованиям Приложения B, и с общими диапазонами параметров влияния для этого типа местности.
Класс B
Связан с местностью, которая не соответствует требованиям Приложения B, и с общими диапазонами параметров влияния для этого типа местности.
Класс C
То же, что и класс A, но с температурой до -20 ° C.
Класс D
То же, что и класс B, но с температурой до -20 ° C.
Класс S
Связан с условиями, которые отличаются от классов A, B, C или D. В классе пользователь определяет диапазоны параметров влияния. Это может быть связано с особыми или определяемыми пользователем условиями местности или климата.
В следующей таблице перечислены диапазоны параметров влияния для классификации анемометров в соответствии с IEC 61400-12-1, выпуск 2.0 (2017-03).
Таблица I.1 – Диапазоны параметров влияния (среднее значение за 10 минут) классов A, B, C, D и S
| Класс A Ландшафт соответствует требованиям Приложения B | Класс B Местность не соответствует требованиям Приложения B | Класс C Местность соответствует требованиям Приложения B | Класс D Местность не соответствует требованиям Приложения B | Класс S Специальный класс с заданными пользователем диапазонами | |
| Скорость ветра V (м / с) | 4… 16 | 4 … 16 | 4 … 16 | 4 … 16 | 4 … 16 |
| Интенсивность турбулентности | 0,03 … 0,12 + 0,48 / V | 0,03 … 0,12 + 0,96 / V | 0,03 … 0,12 + 0,48 / V | 0,03 … 0,12 + 0,96 / V | Определяется пользователем |
| Турбулентная структура σ u / σ v / σ w | 1/0.8 / 0,5 * | 1 / 0,8 / 0,5 * | 1 / 0,8 / 0,5 * | 1 / 0,8 / 0,5 * | Определяется пользователем или 1 / 0,8 / 0,5 * |
| Температура воздуха (° C) | 0 … 40 | -10 … 40 | -20 … 40 | -20 … 40 | Определяется пользователем |
| Плотность воздуха (кг / м 3 ) | 0,9 … 1,35 | 0.9 … 1,35 | 0,9 … 1,35 | 0,9 … 1,35 | Определяется пользователем |
| Средний угол наклона (°) | -3 … 3 | -15 … 15 | -3 … 3 | -15 … 15 | Определяется пользователем |
| Направление ветра (°) | Чашки и звук: 0 … 360 ° | Чашек и соник: 0… 360 ° | Чашки и звук: 0 … 360 ° | Чашки и звук: 0 … 360 ° | Чашек: 0 … 360 ° Sonic: пользовательский |
* Неизотропный Каймальский спектр турбулентности со шкалой длины турбулентности 350 м.
В настоящее время на рынке имеется только два чашечных анемометра, которые были классифицированы в соответствии с новым стандартом IEC:
Классификация анемометров в соотв.по МЭК 61400-12-1, выпуск 2.0 (2017-03): класс A, B, C и D
| Кубок Анемометр | Класс A | Операционный стандарт Неопределенность при 10 м / с | Аэродинамическая труба | Классификационный институт |
| Thies First Class Advanced II (с подогревом) | 1.8 | 0,10 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced II (без подогрева) | 2,3 | 0,13 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced X (с подогревом) | 0,65 | 0.04 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced X (без подогрева) | 1,1 | 0,06 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Кубок Анемометр | класс B | Операционный стандарт Неопределенность при 10 м / с | Аэродинамическая труба | Классификационный институт |
| Thies First Class Advanced II (с подогревом) | 2 | 0.12 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced II (без подогрева) | 2,7 | 0,16 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced X (с подогревом) | 0,9 | 0,05 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced X (без подогрева) | 1.8 | 0,10 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Кубок Анемометр | класс C | Операционный стандарт Неопределенность при 10 м / с | Аэродинамическая труба | Классификационный институт |
| Thies First Class Advanced II (с подогревом) | 1.8 | 0,10 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced II (без подогрева) | 4,4 | 0,25 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced X (с подогревом) | 0,7 | 0.04 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced X (без подогрева) | 3,3 | 0,19 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Кубок Анемометр | класс D | Операционный стандарт Неопределенность при 10 м / с | Аэродинамическая труба | Классификационный институт |
| Thies First Class Advanced II (с подогревом) | 2 | 0.12 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced II (без подогрева) | 4,6 | 0,27 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced X (с подогревом) | 0,9 | 0,05 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
| Thies First Class Advanced X (без подогрева) | 3.3 | 0,19 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2017) |
В следующих таблицах перечислены распространенные на рынке анемометры с их классификацией и неопределенностью эксплуатационного стандарта при скорости ветра 10 м / с в соответствии со старым стандартом IEC 61400-12-1: 2005.
МЭК 61400-12-1 (2005-12) Классификация для равнинной местности (класс А)
| Кубок Анемометр | IEC Классификация для класса A | Операционный стандарт Неопределенность при 10 м / с | Аэродинамическая труба | Классификационный институт |
| Thies First Class Advanced | 0.9 | 0,05 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2008) |
| Risø P2546-OPR | 1,32 | – | Svend Ole Hansen Аэродинамическая труба | DTU Департамент ветроэнергетики (2013) |
| NRG Class 1 * | 1,01 | 0,06 | Svend Ole Hansen Аэродинамическая труба | Департамент ветроэнергетики DTU (ранее Национальная лаборатория Рисо) (2012) |
* NRG Class 1 – это шарикоподшипниковая версия NRG # 40C.
МЭК 61400-12-1 (2005-12) Классификация для сложной местности (Класс B)
| Кубок Анемометр | IEC Классификация для класса B | Операционный стандарт Неопределенность при 10 м / с | Аэродинамическая труба | Классификационный институт |
| Thies First Class Advanced | 3.0 | 0,17 | Deutsche WindGuard Аэродинамическая труба | Deutsche WindGuard (2008) |
| Risø P2546-OPR | 3,71 | – | Svend Ole Hansen Аэродинамическая труба | DTU Департамент ветроэнергетики (2013) |
| NRG Class 1 * | 8,44 | 0,49 | Svend Ole Hansen Аэродинамическая труба | Департамент ветроэнергетики DTU (ранее Национальная лаборатория Рисо) (2012) |
* NRG Class 1 – это шарикоподшипниковая версия NRG # 40C.
Показать / скрыть таблицу
,Что такое анемометр и как он работает?
Что такое анемометр?
Анемометр – это прибор, используемый для измерения скорости или скорости газов либо в замкнутом потоке, таком как поток воздуха в канале, либо в неограниченных потоках, такой как атмосферный ветер.Чтобы определить скорость ветра, анемометр обнаруживает изменение некоторых физических свойств жидкости или влияние жидкости на механическое устройство. вставлен в поток.Анемометр с горячей проволокой является наиболее популярным видом анемометров с постоянной температурой. Он состоит из тонкопроволочного элемента с электрическим подогревом (диаметром 0,00016 дюйма и Длиной 0,05 дюйма), поддерживаемый иглами на концах. В то время как анемометры с горячей проволокой лучше всего подходят для чистых газов с низкой скоростью, вентури также могут быть использованы для некоторые приложения потока жидкости (включая жидкий раствор).
Узнайте больше об анемометрах
Что измеряет анемометр?
Анемометр может измерять общую величину скорости, величину скорости в горизонтальной плоскости или компонент скорости в конкретное направление.Типы анемометров
Существует широкий спектр моделей анемометров для непосредственного измерения скорости ветра и воздуха. Четыре самых популярных анемометра Модели: Лопастные анемометры, Тепловые анемометры, Тепловые анемометры с профилированием скорости / температуры и Кубок Анемометры. Анемометры обычно классифицируются как анемометры с постоянной температурой или с постоянной мощностью.
Анемометры с постоянной температурой популярны благодаря высокочастотному отклику, низкому уровню электронного шума, помехоустойчивости. от выгорания датчика при внезапном падении потока воздуха, совместимости с датчиками горячей пленки и их применимости к жидкости или газу потоки.
Анемометры постоянной мощности не имеют системы обратной связи. Температура просто пропорциональна расходу. Они есть менее популярны, потому что их показания нулевого потока нестабильны, реакция температуры и скорости медленная, а температурная компенсация ограничена.
Наиболее распространенные применения анемометра
Анемометр обычно измеряет потоки газа, которые находятся в условиях турбулентного потока.Лопастный анемометр, тепловой анемометр и чашка Анемометр (обычно используемый на метеостанциях) в основном используется для измерения средней скорости, тогда как анемометры с горячей проволокой обычно используется при измерении характеристик турбулентности, таких как поперечные измерения в поперечном сечении. Семестр «тепловой анемометр» часто используется для обозначения любого анемометра, который использует соотношение между теплопередачей и скоростью для определения скорости.Что означает слово анемометр?
Термин анемометр был получен из греческих слов anemos, «ветер» и metron, «мера». Механические анемометры были Впервые был разработан еще в 15 веке для измерения скорости ветра.Анемометры для метеостанций
Чашечный анемометр (используемый на метеостанциях) измеряет скорость воздуха в плоскости, перпендикулярной оси вращения его чашки.Если чашечный анемометр установлен с валом, перпендикулярным горизонтали, он будет измерять только составляющую ветра это параллельно земле. Другие измерители скорости ветра, такие как лопастные анемометры, используются с наконечником, совмещенным с общим вектор скорости Перед использованием анемометра важно определить, как он должен быть расположен и какой компонент общая скорость, которую представляет его измерение.Выберите правильный анемометр
Vane Анемометры Формы вращающихся механических анемометров скорости могут быть описаны как принадлежащие к классу лопастей или гребных винтов.С этим стилем В анемометре ось вращения должна быть параллельна направлению ветра и поэтому обычно горизонтальна. На просторах ветер изменяется в направлении, и ось должна следовать за его изменениями. В случаях, когда направление движения воздуха всегда одинаково, например, в вентиляционных шахтах шахт и зданий используются лопасти ветра, известные как счетчики воздуха, которые дают наиболее удовлетворительные результаты. полученные результаты.Лопастные анемометры доступны с дополнительными функциями, такими как измерение температуры, влажности и точки росы, объемный возможность преобразования и регистрации данных.
Тепловые анемометры В тепловых анемометрах используется очень тонкая проволока (порядка нескольких микрометров) или элемент, нагретый до некоторой температуры выше температуры окружающей среды.Проходящий воздух имеет охлаждающий эффект. Поскольку электрическое сопротивление большинства металлов зависит от температуры металла (Вольфрам является популярным выбором для горячих проводов), можно получить связь между сопротивлением проволоки и скоростью потока.
Существует несколько способов реализации этого, и устройства с горячим проводом могут быть далее классифицированы как CCA (анемометр постоянного тока), CVA (анемометр с постоянным напряжением) и CTA (анемометр с постоянной температурой).Выходное напряжение от этих анемометров, таким образом, является результатом какой-то цепи внутри устройства, пытаясь поддерживать конкретную переменную (ток, напряжение или температуру) постоянной. Дополнительно, Также используются анемометры с широтно-импульсной модуляцией, в которых скорость определяется продолжительностью повторяющегося импульса тока. это подводит провод к указанному сопротивлению, а затем останавливается, пока не будет достигнут пороговый «пол», после чего импульс будет отправлен снова.
Анемометры с горячей проволокой, хотя и чрезвычайно деликатные, имеют чрезвычайно высокую частотную характеристику и прекрасное пространственное разрешение по сравнению с другими методы измерения и как таковые почти повсеместно используются для детального изучения турбулентных течений или любого потока, в котором быстрая скорость колебания представляют интерес. Тепловые анемометры доступны с дополнительными функциями, такими как измерение температуры, возможность регистрации данных.
Тепловые анемометры с профилем скорости / температуры Системы профилирования теплового анемометра имеют наименьший доступный датчик. Датчики измеряют как скорость, так и температуру.Многоточечная регистрация данных Система позволяет пользователю профилировать характеристики потока в приложении и графически анализировать данные. Они обычно используются в аэродинамических трубах для анализ печатной платы и радиатора.
Кубок Анемометры Простым типом анемометра является чашечный анемометр.Он состоял из трех или четырех полусферических чашек, каждая из которых была установлена на одном конце горизонтальных плеч, что в Поворот были установлены под равными углами друг к другу на вертикальном валу. Поток воздуха через чашки в любом горизонтальном направлении поворачивал чашки таким образом, чтобы был пропорционален скорости ветра. Следовательно, подсчет витков чашек в течение заданного периода времени дает среднюю скорость ветра для широкого диапазона скоростей. На анемометре с четырьмя чашками легко увидеть, что, поскольку чашки расположены симметрично на концах плеч, ветер всегда имеет впадину в одну чашку. представлен ему и дует на заднюю часть чашки на противоположном конце креста.
Когда Робинсон впервые разработал свой анемометр, он ошибочно утверждал, что независимо от того, насколько велики чашки или как долго руки, чашки всегда перемещаются с одной трети скорости ветра. Это было подтверждено некоторыми ранними независимыми экспериментами, но это было очень далеко от истины. Позже было обнаружено, что фактические отношения между скоростью ветра и скоростью чашек, называемой коэффициентом анемометра, зависит от размеров чашек и плеч и может иметь значение от двух до чуть больше трех.Каждый эксперимент с использованием анемометра должен был проводиться заново.
Анемометр с тремя чашками, разработанный канадцем Джоном Паттерсоном в 1926 году, и последующие усовершенствования чашек, предпринятые Brevoort & Joiner из США в 1935 году, привели к появлению маховика дизайн, который был линейным и имел ошибку менее 3% до 60 миль в час. Паттерсон обнаружил, что каждая чашка создавала максимальный крутящий момент, когда она находилась под углом 45 градусов к потоку ветра. Анемометр с тремя чашками также имел более постоянный крутящий момент и реагировал на порывы быстрее, чем анемометр с четырьмя чашками.
В 1991 году австралиец Дерек Вестон модифицировал трехкомпонентный анемометр для измерения как направления ветра, так и скорости ветра. Уэстон добавил тег в одну чашку, которая вызывает увеличение и уменьшение скорости вращения чашечного колеса, когда метка перемещается попеременно против ветра. Направление ветра рассчитывается из этих циклических изменений в скорость стакана, а скорость ветра, как обычно, определяется из средней скорости стакана.
В настоящее время три чашечных анемометра используются в качестве отраслевого стандарта для исследований по оценке ветровых ресурсов. NRG Systems # 40C является наиболее часто используемым чашечным анемометром для этого. По историческим причинам размеры анемометра измеряются воронами.
Часто задаваемые вопросы
Как работает датчик скорости воздуха?
Датчики скорости воздуха используются для измерения воздушных потоков и нечувствительны к присутствию умеренного количества пыли.Они поддерживают разность температур между двумя RTD, установленными на трубке датчика. Верхний датчик измеряет температуру окружающего газа и постоянно поддерживает второй RTD (около кончика зонда) на 60 ° F выше температуры окружающей среды. Чем выше скорость газа, тем больше тока требуется для поддержания перепада температур.Другим вариантом датчика скорости является термомассовый расходомер типа Вентури, который размещает датчик массового расхода с подогревом на минимальном диаметре элемента Вентури и датчик температурной компенсации ниже по потоку.Входной экран смешивает поток, чтобы сделать температуру однородной. Эта конструкция используется для измерения как газа, так и жидкости (включая пульпы) с диапазоном расхода в зависимости от размера трубки Вентури. Падение давления относительно низкое, а точность зависит от определения правильной глубины введения зонда.
Также доступна версия с переключателем потока, которая содержит два датчика температуры в наконечнике. Один из датчиков нагревается, а разность температур является мерой скорости. Переключатель может использоваться для обнаружения высокого или низкого расхода в пределах 5%.
Что такое анемометры с горячей проволокой?
Термин анемометр был получен из греческих слов anemos, «ветер» и metron, «мера». Механические анемометры были впервые разработаны еще в 15 веке для измерения скорости ветра.Анемометр с горячей проволокой состоит из тонкопроволочного элемента с электрическим подогревом (диаметром 0,00016 дюйма и длиной 0,05 дюйма), поддерживаемого иглами на его концах (Рисунок 5-11). Вольфрам используется в качестве материала проволоки из-за его прочности и высокого температурного коэффициента сопротивления.При помещении в движущийся поток газа провод охлаждается; скорость охлаждения соответствует массовому расходу.
Схема подогреваемого чувствительного элемента управляется одним из двух типов твердотельных электронных схем: постоянной температуры или постоянной мощности. Датчик постоянной температуры поддерживает постоянный перепад температур между датчиком нагрева и эталонным датчиком; количество энергии, необходимое для поддержания дифференциала, измеряется как показатель массового расхода.
Анемометры с постоянной температурой популярны из-за их высокочастотного отклика, низкого уровня электронного шума, невосприимчивости к выгораниям датчиков при внезапном падении потока воздуха, совместимости с датчиками с горячей пленкой и их применимости к потокам жидкости или газа.
Анемометры постоянной мощности не имеют системы обратной связи. Температура просто пропорциональна расходу. Они менее популярны, потому что их показания нулевого потока нестабильны, реакция на температуру и скорость медленная, а температурная компенсация ограничена.
Горячий провод или лопастной анемометр?
Иногда называемые измерителями скорости ветра или скорости воздуха, анемометры обычно классифицируются как горячие провода или лопасти. Анемометр с горячей проволокой лучше всего подходит для точного измерения воздушного потока при очень низких скоростях (например, ниже 2000 фут / мин). Некоторые модели предназначены для измерения скорости достигают 15000 фут / мин, но все еще имеют очень точные возможности измерения вплоть до гораздо более низких скоростей. Лопасть Анемометр опирается на вращающееся рабочее колесо для определения скорости воздуха.Лопастные анемометры – лучший выбор для измерения скорости ветра. Многие из них имеют выбираемые пользователем единицы измерения: фут / мин, м / с, миль / ч, км / ч и узлы, чтобы приспособиться к широкому кругу применений. Термоанемометр – это любой анемометр с горячей проволокой или лопастью, имеющий дополнительную функцию измерения температуры воздуха. Гигро-термометр Анемометры включают в себя функции термоанемометра и датчика влажности, которые предоставляют клиенту полную информацию об окружающей среде. Анемометр для регистрации данных предназначен для хранения измерений для последующего просмотра.Некоторые загружают зарегистрированные значения скорости воздуха на ваш компьютер для просмотра, построения графиков и дальнейшего анализа.Как использовать анемометр в обходе воздуховода?
Анемометры широко используются для балансировки воздуховодов. Это достигается путем размещения нескольких анемометров в поперечном сечении канала или газовой трубы и вручную записывать показания скорости в многочисленных точках. Массовый расход получают путем вычисления средней скорости и умножения ее на плотность и путем измерения площади поперечного сечения воздуховода.Для цилиндрических воздуховодов лог-линейный метод прохождения обеспечивает самый высокий точность, потому что она учитывает влияние трения вдоль стенок воздуховода. Из-за количества измерений, прохождение воздуховода это трудоемкая задача. Микропроцессорные анемометры доступны для автоматизации этой процедуры.Из-за небольшого размера и хрупкости проволоки анемометры с горячей проволокой подвержены накоплению грязи и поломке.Положительное следствие из их небольшой массы – быстрая скорость реакции. Они широко используются в системах вентиляции и кондиционирования. Большие и более прочные анемометры также доступны для более требовательных промышленных приложений. Чтобы обеспечить правильное формирование профиля скорости, прямая секция воздуховода обычно предоставляется выше по течению станции анемометра (обычно длиной 10 диаметров). Кондиционирующая насадка используется для устранения эффектов пограничного слоя.Если нет места для Прямой участок трубы, выпрямитель с сотовым потоком может быть встроен в узел датчика.
Анемометр | Сопутствующие товары
↓ Просмотреть эту страницу на другом языке или в регионе ↓
,