Instrument pentru măsurarea vitezei vântului (anemometru): tipuri, instrucțiuni. anemometru cu palete

Dispozitivele meteorologice includ un instrument pentru măsurarea vitezei vântului, numit anemometru. Tradusă din greaca veche, definiția înseamnă literal „contorul de vânt”. În ciuda numelui, dispozitivul a fost inventat abia în secolul al XIX-lea. A fost inventat de astronomul irlandez John Robinson pentru a determina viteza vântului.

Pentru ce este folosit dispozitivul?

Până în prezent, dispozitivul anemometru poate fi găsit în diferite industrii:

• La stațiile meteorologice care funcționează în scopul observării vremii.

• Pe aeroporturi. Sunt utilizate de serviciul de siguranță a zborului.

• Pentru determinarea tirajului în sistemele de ventilație din industria minieră și cea a cărbunelui.

• În construcții, anemometrele sunt folosite pentru a asigura siguranța: dispozitivul este fixat pe partea superioară a brațului macaralei. Când viteza vântului depășește parametrul setat, este interzisă efectuarea lucrărilor.

• În agricultură, acest dispozitiv este utilizat la prelucrarea culturilor cu agenți de protecție chimică și îngrășăminte.

Aceasta este o listă a principalelor zone în care dispozitivul este utilizat pentru a măsura viteza. Unele tipuri pot măsura în plus direcția vântului în diferite planuri, temperatura aerului. Unitățile de viteză ale vântului - metri pe secundă - sunt folosite la instrumente de toate tipurile.

Dispozitiv și principiu de funcționare

Anemometrul vă permite să măsurați viteza și direcția vântului. Captează viteza fluxului de aer, după care prelucrează informația primită și o transmite dispozitivului de înregistrare.

Nodurile principale ale designului sunt doar trei blocuri:

• Un bloc care măsoară direct viteza repausului aerian. Pentru a fi mai precis, dispozitivul surprinde perturbarea maselor de aer, care se formează ca urmare a mișcării fluxului de aer.

• Un traductor care servește la transformarea deplasărilor de aer într-un parametru fizic.

• Un dispozitiv de înregistrare care primește un semnal de la un traductor.

Se formează un fel de lanț, în fiecare etapă în care un bloc separat își joacă rolul.

Varietate de modele

În funcție de principiul de funcționare, dispozitivul pentru măsurarea vitezei vântului este fabricat în trei versiuni:

• Mecanic. Datorită mișcării aerului în ele, are loc rotația elementelor individuale. Această categorie include anemometrele cu cupă și palete (sau palete). Ele diferă unele de altele prin designul elementului care percepe fluxurile de aer.

• Încălzire (sau termică). Designul lor include un element de încălzire (de obicei un simplu fir incandescent). Sub influența maselor de aer în mișcare, acest element se răcește. Aparatul determină gradul de scădere a temperaturii.

• Ultrasunete, care măsoară viteza sunetului. Sunetul, care trece printr-un gaz în mișcare, are o viteză diferită. Dacă se mișcă împotriva vântului, atunci viteza sa va fi mai mică. În schimb, atunci când se deplasează în aceeași direcție cu vântul, viteza acestuia va fi mai mare decât în ​​aerul liniștit.

Clasificare

Dispozitivul pentru măsurarea vitezei vântului în structura sa are un senzor care este în contact direct cu fluxul de aer. În funcție de tipul acestui senzor, se disting următoarele tipuri de anemometre:

• Rotire, în care elementele structurale individuale încep să se rotească sub influența vitezei vântului.

• Ultrasunete, care altfel se numește acustic.

• Încălzire, se mai numesc și termice.

• Optică, care la rândul lor sunt împărțite în laser și Doppler.

• Dinamic, al cărui principiu de funcționare se bazează pe tubul Pitot-Prandtl.

• Pluti.

• Vortex.

Aceasta este o listă de dispozitive disponibile în prezent.

anemometru cu palete

Acest dispozitiv este capabil să determine viteza de mișcare a aerului, care este în intervalul de la 0,5 la 45 m / s. În plus, acest dispozitiv vă permite să măsurați temperatura, care este în intervalul de la minus 50 la plus 100 de grade.

Designul anemometrului este astfel încât vântul este perceput de rotorul cu palete. Aceasta este o roată ușoară mică, care este protejată de influențele mecanice printr-un inel metalic. Principiul funcționării sale seamănă cu un ventilator sau cu o moară. Sub influența vântului, rotorul începe să se rotească. Printr-un sistem de roți dințate, rotația sa este transmisă săgeților mecanismului de numărare.

Anemometrul manual este proiectat astfel încât mecanismul de numărare să fie situat lângă rotor. Acest lucru creează o barieră în calea vântului, limitând astfel raza de operare. Astfel de dispozitive pot măsura viteza vântului, care nu depășește 5 m/s. Aceste dispozitive sunt potrivite pentru măsurarea fluxului de aer în puțuri de ventilație, conducte, conducte de aer și așa mai departe.

Anemometrul digital cu palete este proiectat astfel încât senzorul să fie încorporat în dispozitiv sau să fie la distanță. Datorită acestui design, nu există nicio barieră în calea vântului. Prin urmare, aparatul măsoară debitul, a cărui viteză poate ajunge la 45 m/s.

Aparate tip cupa

Un anemometru cupa este capabil să măsoare numai într-un plan care este perpendicular pe axa de rotație. Designul dispozitivului constă din 4 cupe sub formă de emisfere, care sunt îmbrăcate pe spițe cruciforme simetrice ale rotorului.

Primele versiuni ale acestui dispozitiv au apărut în 1846. Creatorul lor este John Robinson. Și-a primit numele datorită asemănării exterioare a lamelor cu o ceașcă. Medicul a presupus că rotația cupelor nu a fost afectată de mărimea acestora. În opinia sa, viteza de rotație a cupelor este de trei ori mai mică decât viteza vântului. Această teorie a fost ulterior respinsă. S-a dovedit că dispozitivul are un coeficient care variază de la 2 la 3,5.

În 1926, John Patterson a propus un rotor cu trei cupe. El a observat că cuplul maxim al cupelor se realizează atunci când acestea sunt rotite la un unghi de 45 de grade în raport cu mișcarea vântului.

La începutul anilor nouăzeci ai secolului trecut, Derek Weston a îmbunătățit dispozitivul de cupă pentru măsurarea vitezei vântului. Modificările sale au făcut posibilă măsurarea suplimentară a direcției mișcării vântului. A realizat acest lucru într-un mod simplu - a pus un steag pe una dintre cupe. Când se rotește, steagul se mișcă o jumătate de tură cu vântul, iar al doilea - împotriva.

Instrumentele de mână cu ceașcă numără numărul de rotații făcute în perioada de timp alocată. În anemometrele îmbunătățite, rotorul este asociat cu diferite tipuri de tahometre. Aceste dispozitive sunt capabile să arate instantaneu viteza vântului și schimbarea acesteia în timp real. Interval de măsurare - de la 0,2 la 30 m/s.

Aparate termice

Principiul de funcționare a unor astfel de anemometre este de a determina rezistența electrică a firului. Această valoare se modifică în funcție de temperatură, care este redusă de fluxul de aer în mișcare. Este ca briza care răcește pielea într-o zi fierbinte însorită.

Designul anemometrului este un filament metalic (din platină, nicrom, argint, wolfram și alte metale), care este încălzit cu curent electric la o temperatură care depășește temperatura ambiantă.

Dispozitivele de acest tip au un dezavantaj semnificativ - rezistență scăzută la stres mecanic.

Anemometre cu ultrasunete

Principiul de funcționare al acestor dispozitive se bazează pe determinarea vitezei sunetului într-un flux de aer în mișcare. De aceea acest anemometru se mai numește și acustic. Când sunetul se mișcă în aceeași direcție cu aerul, viteza acestuia crește. Când se deplasează împotriva vântului, viteza sunetului scade. Din acest motiv, se măsoară timpul de primire a impulsului ultrasonic. Dispozitivul se conectează la un computer pentru a procesa datele primite.

Senzorul poate îndeplini mai multe funcții. În funcție de numărul lor, se pot distinge mai multe tipuri de senzori:

• Bidimensionale, care sunt capabile să determine viteza și direcția vântului.

• Tridimensional, care definesc toate cele trei componente ale vectorului viteza vântului.

• Cu patru dimensiuni, care, pe lângă indicatorii de tipul anterior, poate măsura temperatura aerului.

Instrumentele cu ultrasunete măsoară viteze ale vântului de până la 60 m/s.