Для чего используется прибор
На сегодняшний день прибор анемометр можно встретить в различных отраслях деятельности:
- На станциях метеорологии, которые работают с целью наблюдения за погодой.
- В аэропортах. Ими пользуется служба безопасности полетов.
- Для определения тяги в системах вентиляции в отраслях добычи горных пород и угля.
- В строительстве анемометры используются для обеспечения безопасности: прибор закрепляют на верхней части стрелы крана. При достижении скорости ветра выше заданного параметра работы проводить запрещается.
- В сельском хозяйстве данный прибор используется при проведении обработки посевов средствами химической защиты и удобрениями.
Это список основных направлений, где используется прибор для измерения скорости. Отдельные виды могут измерять дополнительно направление ветра в различных плоскостях, температуру воздуха. Единицы измерения скорости ветра – метры в секунду – используются в приборах всех видов.
Что это такое?
Анемометр — устройство, которое фиксирует скорость движения ветра или другого газа. Применяется в метеорологии, в конструкторских работах для определения качества работы вентиляции, в спорте, на войне, в сельском хозяйстве. Некоторое модели могут дополнительно определять направление движения воздуха, его температуру, влажность, давление, что делает их совершенно незаменимым мультифункциональным прибором.
Современные анемометры представляют из себя высокотехнологичное цифровое устройство. Они просты в использовании, достаточно точны и удобны.
Устройство и принцип работы
Анемометр позволяет провести измерение скорости и направление ветра. Он улавливает скорость воздушного потока, после чего обрабатывает полученную информацию и передает на регистрирующее устройство.
Основными узлами конструкции являются всего три блока:
- Блок, непосредственно измеряющий скорость воздушного покоя. Если говорить точнее, то прибор улавливает возмущение воздушных масс, которое образуется в результате движения потока воздуха.
- Преобразователь, который служит для преобразования воздушных возмещений в физический параметр.
- Регистрирующее устройство, которое принимает сигнал от преобразователя.
Образуется своеобразная цепочка, на каждом из этапов которой свою роль выполняет отдельный блок.
Монтаж
Устанавливаем устройство на высокий шест на крышу дома. Рассчитываем, что и в какой последовательности мы будем делать, готовим материалы и инструменты. Модно сделать наметку без устройства, а после его установить. Проводим кабель в дом и включаем прибор. Как он работает можно посмотреть в видео материале.
Таким образом, мы знаем, как сделать анемометр своими руками и что для этого нужно
Неважно, для чего прибор служит – для вентиляции, измерения скорости или температуры. Неважно, каким он является – стационарным, миниатюрным или индукционным
Одно можно сказать точно – он приносит людям пользу.
Разнообразие моделей
В зависимости от принципа действия, прибор для измерения скорости ветра изготавливается в трех вариантах:
- Механический. За счет движения воздуха в них происходит вращение отдельных элементов. В данную категорию относится анемометр чашечный и крыльчатый (или лопастной). Они отличаются между собой конструкцией элемента, который воспринимает потоки воздуха.
- Нагревательные (или тепловые). В их конструкцию входит нагревательный элемент (обычно это простая накаливаемая проволока). Под воздействием движущихся воздушных масс данный элемент остывает. Прибор определяет степень снижения температуры.
- Ультразвуковые, которые измеряют скорость движения звука. Звук, проходя сквозь движущийся газ, обладает различной скоростью. Если он движется навстречу ветру, то его скорость будет ниже. И наоборот, при движении в одну сторону с ветром, его скорость будет выше, чем в неподвижном воздухе.
Классификация
Прибор для измерения скорости ветра в своей структуре имеет датчик, который контактирует непосредственно с воздушным потоком. В зависимости от вида данного датчика выделяют следующие типы анемометров:
- Вращающиеся, в которых отдельные элементы конструкции начинают вращаться под воздействием скорости ветра.
- Ультразвуковые, которые по-другому называют акустическими.
- Нагревательные, их еще называют термическими.
- Оптические, которые в свою очередь делятся на лазерные и допплеровские.
- Динамические, чей принцип работы основан на базе трубки Пито-Прандтля.
- Поплавковые.
- Вихревые.
Это список приборов, которые можно встретить в настоящее время.
Советы по выбору
На что следует обращать внимание при выборе прибора для измерения скорости и направления перемещения воздушных потоков? Определяющее значение здесь имеет перечень задач, что поставлены перед пользователем. В зависимости от этого, значение имеют такие технические характеристики прибора:
- максимальный измерительный диапазон;
- величина погрешностей;
- возможность применения в тех или иных температурных условиях;
- уровень безопасности для пользователя при воздействии на устройство агрессивных факторов окружающей среды;
- тип: стационарный либо переносной прибор;
- степень защищенности механизма от воздействий атмосферных осадков;
- характер питания устройства и способ формирования данных;
- габариты прибора;
- возможность вычисления показателей в ночное время суток (наличие подсветки).
В настоящее время для работы в условиях крайне пониженных температур возможно использование метеорологических приборов с подогревателями. Для рудников и шахт применяют специализированные анемометры, что способны исправно функционировать при высокой запыленности окружающего пространства и во взрывоопасной среде. Такие функциональные приборы переносят воздействие повышенной влажности и остаются работоспособными при значительных перепадах температур.
Анемометр крыльчатый
Данный прибор способен определить скорость движения воздуха, которая находится в интервале от 0,5 до 45 м/с. Кроме того, данное устройство позволяет измерять температуру, которая находится в пределах от минус 50 до плюс 100 градусов.
Конструкция анемометра такова, что ветер воспринимается лопастной крыльчаткой. Это небольшое легкое колесико, которое от механических воздействий защищается металлическим кольцом. Принцип его работы напоминает вентилятор или мельницу. Под действием ветра крыльчатка начинает вращаться. По системе зубчатых колес ее вращение передается на стрелки счетного механизма.
Анемометр ручной устроен так, что счетный механизм расположен рядом с крыльчаткой. За счет этого создается преграда для ветра, тем самым рабочий диапазон ограничивается. Подобные приборы могут измерять скорость ветра, которая не превышает 5 м/с. Данные устройства подходят для измерения потока воздуха в вентиляционных шахтах, трубопроводах, воздуховодах и так далее.
Анемометр крыльчатый цифровой устроен таким образом, что датчик встроен внутрь прибора или является выносным. Благодаря такой конструкции никакой преграды для ветра нет. Поэтому прибор измеряет поток, скорость которого может достигать 45 м/с.
Виды и устройство анемометров
Конструкцией и принципом действия прибора определяется вид анемометра. Они бывают механические и электронные.
Механические
К механическим анемометрам относятся:
- Чашечный прибор. Самый простой и наиболее распространённый. Представляет собой ось, на которой крестообразно закреплены четыре полусферы (чашки). Под давлением потока воздуха чашки вращаются вокруг своей оси в вертикальной плоскости. Ось, в свою очередь, соединена с трехшкальным циферблатом, который считает количество вращений чашек за определенный интервал времени. Закрепленный на чашке флажок позволяет узнать направление ветра.
Этот прибор дает возможность измерять силу ветра от 1 до 20 м/с. Устойчивость анемометра к турбулентным потокам позволяет использовать его на открытых поверхностях.
- Крыльчатый прибор. Работает аналогично чашечному, но вместо оси с чашками ветер вращает лопастную крыльчатку. Механический счетчик распложен рядом с лопастями, т. к. крыльчатка вращается параллельно воздушному потоку. Этот фактор ограничивает возможность измерения силы ветра от 0,3 до 5 м/с. В отличие от чашечных приборов, лопастный определяет направление ветра, меняя свое положение.
Крыльчатку применяют в проектировании воздуховодных систем зданий и сооружений. Приборы с гибким соединением крыльчатки и механического счетчика отлично подходят для работы в труднодоступных местах.
Приборы чашечного типа
Анемометр чашечный способен производить измерения только в плоскости, которая расположена перпендикулярно оси вращения. Конструкция прибора представляет собой 4 чашки в форме полусфер, которые одеты на симметричные крестообразные спицы ротора.
Появились первые варианты данного устройства еще в 1846 году. Их создателем является Джон Робинсон. Название он получил благодаря внешнему сходству лопастей с чашкой. Доктор предполагал, что на вращение чашек не оказывают влияние их размер. По его мнению, скорость вращения чашек в три раза меньше, нежели скорость движения ветра. Позднее эту теорию опровергли. Было доказано, что прибор обладает коэффициентом, который находится в пределах от 2 до 3,5.
В 1926 году Джон Паттерсон предложил ротор с тремя чашками. Им было замечено, что максимальный вращающий момент чашек достигается при их повороте на угол 45 градусов в отношении движения ветра.
В начале девяностых прошлого века Дерек Вестон усовершенствовал чашечный прибор для измерения скорости ветра. Его доработки позволили измерить дополнительно направление движения ветра. Достиг он этого простым способом – на одну из чашек установил флажок. При вращении флажок пол оборота движется по ветру, а вторую – против.
Чашечные ручные приборы подсчитывают количество оборотов, совершенных за отведенный промежуток времени. В улучшенных анемометрах ротор связывается с тахометрами различных видов. Данные приборы способны показать мгновенно скорость ветра и его изменение в реальном времени. Интервал измерения – от 0,2 до 30 м/с.
Тепловые приборы
Принцип работы подобных анемометров заключается в определении электрического сопротивления проволоки. Данное значение изменяется в зависимости от температуры, которая снижается за счет движущегося потока воздуха. Это подобно тому, как в солнечный жаркий день ветерок холодит кожу.
Конструкция анемометра представляет собой металлическую нить накаливания (из платины, нихрома, серебра, вольфрама и других металлов), которая разогревается электрическим током до температуры, превышающей температуру окружающей среды.
У приборов данного типа имеется один существенный недостаток – низкая прочность при механических воздействиях.
Ультразвуковые анемометры
Принцип работы данных приборов основан на определении скорости прохождения звука в движущемся воздушном потоке. Именно поэтому данный анемометр еще называют акустическим. При движении звука в одном направлении с воздухом его скорость увеличивается. При движении навстречу ветру скорость звука уменьшается. Благодаря этому измеряется время получения ультразвукового импульса. Устройство подключается к компьютеру для обработки полученных данных.
Датчик может выполнять несколько функций. В зависимости от их количества, можно выделить несколько видов датчиков:
- Двухмерные, которые способны определить скорость и направление ветра.
- Трехмерные, которые определяют все три компонента вектора скорости ветра.
- Четырехмерные, которые в дополнение к показателям предыдущего вида могут измерять температуру воздуха.
Ультразвуковые приборы измеряют скорость ветра до 60 м/с.
