Чашечный анемометр принцип работы: Анемометр. Принцип работы, виды и применение.

Содержание

Анемометр. Виды и работа. Применение и отличия. Особенности

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

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.

29.3. Ручной чашечный анемометр

Измерение скорости ветра в полевых условиях производят с помощью анемометров различных систем. Анемометры различаются по внешнему виду и характеру приемной части, однако принцип их работы одинаков.

Приемная часть ручного чашечного анемометра состоит из металлической крестовины, на концах которой укреплено четыре полых полyшapия, обращенных выпуклостями в одну сторону (рис. 40).

Рис. 40. Ручной чашечный анемометр:1 – полушария; 2 – металлическая защита; 3 – арретир; 4-6 – шкалы, 7 – стержень с винтовой нарезкой

Полушария насажены на ось и защищены от механических повреждений специальной рамкой. В нижней части оси имеется червячная (винтовая) нарезка, с помощью которой она соединяется с передающим механизмом, заключенным в пластмассовый или металлический корпус.

На корпусе имеется три циферблата. На одном из них (большом) нанесены деления от 0 до 100, надругом (внизу слева) – сотни, на третьем (внизу справа) – тысячи.

В нижней части корпуса сбоку имеется арретир, (от от фр. Arrêter – останавливать; арретир – приспособление для установки чувствительного прибора в нерабочее положение с целью предохранить его от изнашивания или повреждения в то время, когда прибором не пользуются), с помощью которого выключается или включается счетчик. В первом случае вращение полушарий происходит вхолостую (счетчик отключен), во втором оно передается на стрелки циферблатов (счетчик включен).

Снизу под корпусом имеется стержень с винтовой нарезкой для установки анемометра на деревянном шесте в вертикальном положении.

1. Заносят на бланк указанный на приборе № анемометра.

2. Записывают, в нижнюю (из отведенных для записи наблюдений за ветром) строчку начальный (1-й) отсчет: тысячи (целые значения), сотни (целые значения), десятки и единицы (округляя показания большой стрелки до целых значений). На рис. 40 тысяч 5, сотен 6, десятков и единиц 92 – отсчет 5692. Иногда стрелки на вспомогательных (маленьких) циферблатах устанавливаются так, что трудно бывает определить, перешла грубая (достаточно толстая) маленькая стрелка данную цифру или нет. В этом случае ориентируются по последующим циферблатам: если стрелка еще не перешла эту цифру (рис. 41а), отсчет по следующему циферблату будет максимальным (8 -9 или 80 – 90). И наоборот, если маленькая стрелка не дошла до указанной цифры (рис. 41б), показания на следующем циферблате будут минимальны (1- 2 или 10 – 20). Отсчеты: рис. 41а – 5890; рис. 41б – 5803.

Рис.41. Пример неточного положения стрелок: а – маленькая стрелка (сотни) не перешла к следующей цифре – отсчет 5891; б – маленькая стрелка (сотни) перешла к следующей цифре – отсчет 5804

3. Выводят прибор в указанное место, устанавливая его строго вертикально, большой палец держат на арретире (рис. 42).

Рис. 42. Положение пальцев при работе с анемометром

4. Включают одновременно секундомер (или, при его отсутствии, замечают начало отсчета секунд) и счетчик – с помощью арретира, переводя его в верхнее положение.

5. Через 100 с. Одновременно выключают счетчик анемометра и секундомер;

6. Снимают и записывают на бланк (в верхнюю для ветра строчку) конечный (2-й) отсчет.

Чашечный анемометр

PCE-A420 | PCE Instruments

Описание / Основные характеристики
Спецификация

Объем поставки
загрузок
Аксессуары

Чашечный анемометр для измерения скорости ветра

выбор различных единиц измерения / измерение независимо от направления ветра / 100-точечный регистратор данных

Информация о чашечном анемометре

. Три выровненные по горизонтали сферические чашки, закрепленные крестообразно или в форме звезды на вертикальной оси чашечного анемометра, регистрируют скорость ветра во время измерения. Принцип измерения прост: чем сильнее дует ветер, тем быстрее крутятся полуоткрытые пластиковые стаканчики. Скорость поперечного вращения определяет скорость ветра.

Этот ветровой расходомер PCE, также называемый чашечным анемометром, обладает значительным преимуществом по сравнению со стандартными импеллерными анемометрами. Направление ветра не имеет решающего значения при измерении скорости потока. Чтобы иметь возможность точно измерять скорость ветра, чашечный анемометр, в отличие от импеллерного анемометра, не обязательно держать строго по направлению ветра. Ориентация получашек в разных направлениях гарантирует, что звездочка чаши приводится в движение независимо от направления. Таким образом, гладкая и легкая чашка-крестовина реагирует даже на самые маленькие скорости потока. При разрешении 0,1 м/с или 0,1 км/ч диапазон измерения чашечного анемометра от 0,9м/с до 35 м/с или от 2,5 км/ч до 126,0 км/ч. Доступны различные единицы измерения скорости потока: м/с, км/ч, узлы, мили/ч, фут/мин.

Чашечный анемометр очень точно регистрирует число оборотов в минуту и, следовательно, скорость ветра. Скорость ветра удобно считывать на ЖК-дисплее (28 x 19 мм) чашечного анемометра. Анемометр PCE Instruments хранит максимальные и минимальные значения, которые можно удобно снова прочитать на дисплее позже. Чтобы убедиться, что последние отображаемые результаты измерений могут быть снова просмотрены, чашечный анемометр также имеет удобную функцию удержания данных. Данные измерений записываются и сохраняются с помощью удобного регистратора данных на 100 точек. Чашечный анемометр имеет маркировку IP 65, соответствует всем условиям и, таким образом, защищен от проникновения пыли и влаги. Для экономии заряда батареи чашечного анемометра, когда он не используется, прибор оснащен функцией автоматического отключения питания. Через некоторое время чашечный анемометр выключается сам по себе.

Области применения

Благодаря компактному пластиковому корпусу, удобному размеру и малому весу (всего 180 г) чашечный анемометр PCE-A420 обеспечивает максимальную мобильность и гибкость. Чашечный анемометр можно использовать везде, где необходимо измерить скорость мобильного ветра. В месте применения чашечный анемометр позволяет точно измерить скорость ветра до 35 м/с. Этот анемометр незаменим там, где необходимо проверить быструю и точную скорость ветра у земли. Благодаря простоте эксплуатации чашечный анемометр также подходит для сбора данных о погоде в личных целях. В области метеорологии для лучшей международной сопоставимости скорость ветра измеряется на высоте 10 метров над землей. Для таких приложений подходят стационарные системы, которые регистрируют не только скорость ветра, но и некоторые другие погодные параметры, такие как направление ветра. Также для таких стационарных применений PCE Instruments, как производитель измерительных технологий, имеет в ассортименте подходящие анемометры.

Что такое чашечный анемометр?

«Анемон» по-гречески означает ветер. Приложением анемометра является измерение скорости ветра. Чаще всего используется чашечный анемометр. Расходомер воздуха имеет вертикальную ось и три или четыре получашки яйцевидной формы, принимающие ветер.

Принцип измерения

Чем быстрее дует ветер, тем быстрее поворачиваются открытые чашки. Число оборотов в минуту регистрируется электронным способом. Если считать обороты в секунду или минуту, то есть мера скорости ветра. Чаще всего используется чашечный анемометр в сочетании с датчиком направления ветра, установленным на раме, в качестве стационарного измерительного блока. Расходомер воздуха PCE-A420 позволяет мобильно измерять скорость ветра до 35 м/с непосредственно на месте применения.

– Регистратор данных на 100 показаний
– Очень чувствительная система чашеобразных лопастей
– Направление ветра не имеет значения
– Различные единицы измерения на выбор: м/с, км/ч, фут/мин, узлы или мили/ч
– Пылевлагозащита IP 65
– Функции MIN, MAX и HOLD
– Автоматическое отключение (автоматическое отключение)
– Анемометр с большим ЖК-дисплеем

9006 19063 9006 19063

Диапазон измерения	от 0,9 до 35,0 м/с от 2504 до 1,004 9004 км/ч от 1,4 до 68,0 узлов с 1,6 до 78,2 мили/ч от 144 до 6895 футов/мин
Разрешение	0,1 м/с 0,1 км/ч 0,1 Ком. %
Diameter Cup Lop	70 мм / 2,8 в
Дисплей	28 x 19 мм / 1,1 х.0063
Power	4 Батареи AAA (1,5 В)
чашки	с 135 мм / 5,3 в диаметре
Диамины

.
Вес	180 г / < 1 фунта
Рабочая температура	от 0 до 50°C / 32 … 122°F
Влажность при эксплуатации	<80% отн. вл.

1 X PCE-A420 CUP VANE ANEMOMOTRES
4 X Баттер

Нравится? Поделись!

Анемометр — прибор для измерения скорости ветра. Его конструкция и принцип работы довольно просты и не сильно изменились с 1846 года. В этом посте ScienceStruck представлена краткая история устройства, а также принцип его работы.

Знаете ли вы?

Парашютисты используют анемометр для оценки скорости ветра перед прыжком в бездну

Термин «анемометр» происходит от греческого слова anemos, означающего ветер. В зависимости от конструкции анемометра он может измерять аналоговый сигнал, такой как механическое движение или электрический ток, создаваемый ветром. Значение этого сигнала сравнивается с предварительно откалиброванными эталонными значениями скорости ветра. Таким образом, измеряется неизвестная скорость ветра.

Анемометры широко используются в метеорологических отделах, а также используются для измерения скорости воздуха в аэродинамике. Но прежде чем мы поймем принцип его работы, давайте кратко рассмотрим происхождение этого устройства.

История анемометра

Леон Баттиста Альберти

Механический анемометр

▶ Около 1450 года итальянский художник и архитектор Леон Баттиста Альберти выдвинул теорию устройства для измерения скорости ветра. Он изобрел механический анемометр 9.0177, поместив диск перпендикулярно направлению ветра. Угол наклона диска указывал бы на скорость ветра.

Значительно позже, примерно в 1664 году, англичанин Роберт Гук создал подобное устройство, и иногда ему ошибочно приписывают изобретение анемометра. В 1708 году немецкий философ Кристиан Вольф, или Вольфиус, также повторно изобрел механический анемометр, который мог измерять силу ветра.

Анемометр с полусферической чашкой

▶ В 1846 году ирландский исследователь доктор Джон Томас Ромни Робинсон из обсерватории Армы изобрел анемометр с полусферической чашкой, который используется до сих пор. Довольно простая конструкция, обеспечивающая достаточно точное считывание показаний, состоит из вертикально вращающегося шпинделя с четырьмя плечами на конце. К концам каждого горизонтального плеча прикреплены четыре полусферические чашки. Когда дует ветер, чашки вращаются, а затем вращается и веретено. Вращения шпинделя дают нам скорость ветра.

Робинсон заявил, что чаши движутся на одну треть скорости ветра, а размер чашки и длина руки не имеют значения. Позднее эмпирические данные доказали ошибочность этого предположения. «Коэффициент анемометра», представляющий собой отношение скорости ветра к скорости чашек, находится в диапазоне от 2 до немногим более 3.

▶ К наступлению 20-го века постепенные улучшения и усовершенствования существующих анемометров привели к более точные показания скорости ветра. В 1935 году исследователи М. Дж. Бревоорт и У. Т. Джойнер из США смогли еще больше улучшить существующую конструкцию ветроанемометра с тремя чашками, уменьшив процент ошибок.

Звуковой анемометр

В 1991 году австралийский изобретатель Дерек Уэстон изобрел анемометр, измеряющий скорость ветра. До этого чашечный анемометр не мог определить направление ветра. Геолог доктор Андреас Пфлич изобрел звуковой анемометр в 1994 году. Он определял скорость ветра путем измерения уменьшения или увеличения звуковых волн, проходящих между двумя преобразователями.

Принцип работы цифрового анемометра

Цифровой анемометр

Тахометр представляет собой электромеханическое устройство, которое преобразует механическую энергию в электрические импульсы для получения цифровых показаний скорости двигателя. Цифровой анемометр работает по тому же принципу.