Instrument za mjerenje brzine vjetra (anemometar): vrste, upute. Anemometar krila

Meteorološki uređaji uključuju uređaj za mjerenje brzine vjetra, koji se naziva anemometar. Prevedeno s starogrčkog, definicija doslovno znači "vetomer". Unatoč imenu, uređaj je izumljen tek u 19. stoljeću. Izumio ga je astronom iz Irske John Robinson kako bi odredio brzinu vjetra.

Za što se uređaj koristi?

Danas se uređaj za mjerenje anemometra nalazi u raznim područjima djelatnosti:

• Na stanicama meteorologije, koje rade na promatranju vremena.

• U zračnim lukama. Koristi ih služba za sigurnost letenja.

• Odrediti potisak u ventilacijskim sustavima u rudarskoj i rudarskoj industriji.

• U konstrukciji se koriste anemometri kako bi se osigurala sigurnost: uređaj je fiksiran na vrhu dizalice. Kada brzina vjetra dosegne iznad navedenog radnog parametra, zabranjeno je.

• U poljoprivredi se ovaj uređaj koristi u obradi usjeva kemijskim sredstvima i gnojivima.

Ovo je popis glavnih područja u kojima se uređaj koristi za mjerenje brzine. Neke vrste mogu dodatno izmjeriti smjer vjetra u različitim ravninama, temperaturi zraka. Jedinice brzine vjetra - metri u sekundi - koriste se u instrumentima svih vrsta.

Uređaj i princip rada

Anemometar omogućuje mjerenje brzine i smjera vjetra. On bilježi brzinu strujanja zraka, nakon čega obrađuje primljene informacije i šalje ih uređaju za snimanje.

Glavne komponente strukture su samo tri bloka:

• Jedinica koja izravno mjeri brzinu odmora zraka. Točnije, uređaj detektira smetnje zračnih masa, koje nastaju kao rezultat kretanja protoka zraka.

• Pretvarač koji služi za pretvaranje povrata zraka u fizički parametar.

• Uređaj za snimanje koji prima signal od sonde.

Formira se neobičan lanac, u svakoj fazi u kojem svoju ulogu ima zaseban blok.

Raznolikost modela

Ovisno o principu rada, uređaj za mjerenje brzine vjetra izrađen je u tri verzije:

• Mehanički. Zbog kretanja zraka u njima dolazi do rotacije pojedinih elemenata. Ova kategorija uključuje šalicu anemometra i krilo (ili veslo). Razlikuju se u dizajnu elementa koji opaža protok zraka.

• Grijanje (ili grijanje). Njihova izvedba uključuje grijaći element (obično jednostavnu žicu). Pod utjecajem pokretnih zračnih masa ovaj se element hladi. Uređaj određuje stupanj redukcije temperature.

• Ultrazvučni, koji mjere brzinu kretanja zvuka. Zvuk koji prolazi kroz pokretni plin ima različitu brzinu. Ako se kreće prema vjetru, njegova će brzina biti niža. I obrnuto, kada se kreće u istom smjeru s vjetrom, njegova će brzina biti veća nego u mirnom zraku.

klasifikacija

Uređaj za mjerenje brzine vjetra u svojoj strukturi ima senzor koji se izravno povezuje s protokom zraka. Ovisno o vrsti senzora razlikuju se sljedeće vrste anemometara:

• Rotacija, u kojoj pojedini strukturni elementi počinju rotirati pod utjecajem brzine vjetra.

• Ultrazvuk, koji se inače zove akustički.

• Grijanje se naziva i toplinska.

• Optički, koji su pak podijeljeni na laser i Doppler.

• Dinamički, čiji se princip rada temelji na podnožju Pitot-Prandtl cijevi.

• Float.

• Vortex.

Ovo je popis uređaja koji se sada mogu pronaći.

Anemometar krila

Ovaj uređaj može odrediti brzinu kretanja zraka, koja je u rasponu od 0,5 do 45 m / s. Osim toga, ovaj uređaj omogućuje mjerenje temperature koja se kreće od minus 50 do plus 100 stupnjeva.

Dizajn anemometra je takav da je vjetar percipiran kao lopatica. Riječ je o malom laganom kotaču koji je zaštićen od mehaničkih utjecaja metalnim prstenom. Njegov princip djelovanja podsjeća na ventilator ili mlin. Pod djelovanjem vjetra, rotor počinje rotirati. Po sustavu zupčanici njegova rotacija se prenosi na strelice računskog mehanizma.

Ručni anemometar je konstruiran tako da se mehanizam za brojanje nalazi pored rotora. Zbog toga se stvara prepreka za vjetar, tako da je radni raspon ograničen. Takvi instrumenti mogu mjeriti brzinu vjetra koja ne prelazi 5 m / s. Ovi su uređaji pogodni za mjerenje protoka zraka u ventilacijskim vratilima, cjevovodima, kanalima i tako dalje.

Anemometar krila je digitalni na takav način da je senzor ugrađen u uređaj ili je udaljen. Zahvaljujući ovom dizajnu, nema zapreke vjetru. Zbog toga uređaj mjeri protok, čija brzina može doseći 45 m / s.

Uređaji tipa čaše

Anemometar šalice može mjeriti samo u ravnini koja je okomita na os rotacije. Konstrukcija uređaja sastoji se od 4 polukuglasne čašice, koje su presvučene na simetrične križne rotore.

Prve verzije ovog uređaja pojavile su se 1846. Njihov tvorac je John Robinson. Ime je dobio zbog izgleda lopatica sa šalicom. Liječnik je pretpostavio da veličina šalica ne utječe na rotaciju šalica. Prema njegovom mišljenju, brzina rotacije šalica je tri puta manja od brzine vjetra. Kasnije je ta teorija pobijena. Dokazano je da uređaj ima koeficijent koji se kreće od 2 do 3.5.

Godine 1926. John Patterson je predložio rotor s tri šalice. Primijetili su da se maksimalni zakretni moment šalica postiže kada se zakrenu pod kutom od 45 stupnjeva u odnosu na kretanje vjetra.

Početkom devedesetih godina prošlog stoljeća Derek Weston usavršio je instrument za mjerenje brzine vjetra. Njegova poboljšanja omogućila su dodatno mjerenje smjera vjetra. To je postigao na jednostavan način - stavio je zastavu na jednu od šalica. Kada se okreće, zastava se okreće na vjetru, a druga je protiv.

Ručni uređaji za šalice računaju broj okretaja napravljenih u određenom vremenskom razdoblju. U poboljšanim anemometrima, rotor je povezan s različitim tahometrima. Ovi uređaji mogu odmah pokazati brzinu vjetra i njegovu promjenu u stvarnom vremenu. Interval mjerenja je od 0,2 do 30 m / s.

Toplinski uređaji

Princip rada takvih anemometara je određivanje električnog otpora žice. Ta se vrijednost mijenja ovisno o temperaturi koja se smanjuje zbog pomicanja struje zraka. To je slično onome kako povjetarac hladi kožu na sunčani vrući dan.

Anemometar je metalni filament (platina, nichrome, srebro, volfram i drugi metali) koji se zagrijava električnom strujom do temperature koja prelazi temperaturu okoline.

U uređajima ovog tipa postoji jedan veliki nedostatak - niska čvrstoća pod mehaničkim naprezanjem.

Ultrazvučni anemometri

Princip rada ovih uređaja temelji se na određivanju brzine zvuka u struji pokretnog zraka. Zato se ovaj anemometar naziva i akustičkim. Kada se zvuk kreće u istom smjeru sa zrakom, njegova brzina se povećava. Pri kretanju prema vjetru brzina zvuka se smanjuje. Zbog toga se mjeri vrijeme primanja ultrazvučnog impulsa. Uređaj se spaja s računalom za obradu primljenih podataka.

Senzor može obavljati nekoliko funkcija. Ovisno o njihovom broju, postoji nekoliko tipova senzora:

• Dvodimenzionalni, koji su u stanju odrediti brzinu i smjer vjetra.

• Trodimenzionalni, koji definiraju sve tri komponente vektora brzine vjetra.

• Četverodimenzionalna, koja uz indikatore prethodnog tipa može mjeriti temperaturu zraka.

Ultrazvučni uređaji mjere brzinu vjetra do 60 m / s.