Анемометр — это устройство, предназначенное для измерения скорости ветра или воздушного потока. Название происходит от греческого слова «анемос», что означает ветер. Измерительные приборы широко применяются в метеорологии, авиации, строительстве, системах вентиляции и кондиционирования воздуха. Находят применение там, где важно контролировать скорость движения воздушных масс.
Ветрометр был придуман еще в 19 веке. Не отличается сложными механизмами исчисления, но в то же время предоставляет точные параметры актуальных погодных условий. Что измеряет анемометр, зачем нужны подобные измерения и какими способами они происходят, рассмотрим в этой статье.
Как устроены устройства?
Конструкция измерительного прибора зависит от его типа, однако большинство моделей имеют общие элементы:
Датчик скорости: основной компонент, реагирующий на движение воздуха. Он может представлять собой вращающиеся лопасти, тепловые сенсоры или ультразвуковые излучатели.
Преобразователь сигнала: устройство, которое преобразует механические или электрические сигналы датчика в цифровой формат для дальнейшей обработки.
Электронный блок: обрабатывает данные и выводит информацию на дисплей, либо передает ее другим устройствам.
Корпус: защищает внутренние компоненты от внешних воздействий и обеспечивает удобство использования.
Виды
Классифицируются по принципу работы датчиков. Рассмотрим, как работает анемометр той или иной модели.
Механический
Механические анемометры используют вращающееся колесо или крыльчатку, которые приводятся в движение потоком воздуха. Скорость вращения пропорциональна скорости ветра. В основе принципа работы лежит закон сохранения момента импульса. Когда воздух проходит через лопасти анемометра, он передает им часть своей кинетической энергии, заставляя их вращаться. Чем больше скорость ветра, тем быстрее вращаются лопасти. Таким образом измеряется необходимая величина.
Механический тип измерительных устройств разделяют на два вида:
Чашечные
Чашечные можно назвать классическими механическими анемометрами, они диктуют высокоточные результаты, но отличаются большими габаритами. За счет массивной конструкции способны изучать большие ветровые массы.
Представляет собой вращающуюся ось, на которую закреплены конусы в форме «чашек». Конусы вращают вал и момент вращения передается в генератор устройства, преобразуясь в сигнал, который уже будет состоять из реальных значений.
Крыльчатые
Улавливают ветряные потоки лопасти, принцип работы похож на чашечные анемометры, но с единственным отличием — лопасти не только создают сопротивление, но и пропускают воздух через свою конструкцию. Считываются показания через преобразователь.
Метрологи, устанавливающие крыльчатые устройства, могут провести их калибровку, поменяв угол наклона лопастей. Модели характеризуются параметрами: компактность, чувствительность, высокий момент трогания. Настраивать аппарат придется часто — для корректной работы его нужно поворачивать навстречу ветру.
Ранее механические анемометры имели ограниченный функционал и показывали пользователю результаты исследований через стрелку или другой вид обычного индикатора. Теперь показания считывают с ЖК дисплеев. Чтобы получить точную информацию, скорость движения вала и лопастей считывают генераторы или магнитные датчики.
Тепловой
Тепловые анемометры работают на основе изменения теплового состояния чувствительного элемента под воздействием воздушного потока. Чувствительный элемент (обычно тонкий провод или пленка) нагревается до определенной температуры, а затем охлаждается воздухом. Чем сильнее поток воздуха, тем быстрее охлаждается элемент, и соответственно изменяется его электрическое сопротивление. Изменения в термопаре фиксируются электронным блоком, далее переводятся в значение скорости ветра.
Термомодели не способны определять направление ветра, но подходят для считывания показателей турбулентных потоков.
Ультразвуковой
Ультразвуковые анемометры используют ультразвуковые волны для измерения скорости ветра. Устройство посылает ультразвуковые импульсы в двух направлениях через сенсоры: вдоль и против направления ветра. Время, за которое импульс проходит определенное расстояние, меняется в зависимости от скорости ветра. Контроллер вычисляет разницу во времени прихода сигналов и на основании этого рассчитывает скорость ветра.
Ультразвуковые модели можно назвать долговечным оборудованием с высокой точностью результатов, но такие устройства устанавливаются только стационарно из-за больших габаритов.
Лазерный
Лазерные анемометры работают по принципу доплеровского эффекта. Лазерный луч направляется на исследуемую область, где он взаимодействует с частицами воздуха. Отраженный свет анализируется на предмет изменений частоты, вызванных движением частиц. Эти изменения позволяют определять скорость ветра.
Возможности анемометров
Основными параметрами стали:
- Скорость ветра. Эта функция является базовой для всех групп товаров из этой категории — измеряется скорость ветра.
- Температура воздуха. Некоторые модели совмещают функцию измерения температуры воздуха.
- Влажность воздуха. Электронные устройства расширяют свои способности до определения параметра влажности.
- Компоненты скорости движения воздуха. Измерители с функцией ультразвуковой диагностики способны измерять две или три компоненты скорости движения воздушных масс.
Как пользоваться анемометром
Общий алгоритм действий:
- Включите анемометр и подождите, пока он настроится на текущие условия. Посмотрите инструкцию по применению.
- Расположите датчик, принимающий сигнал, так, чтобы он был направлен навстречу воздушному потоку.
- Запустите измерение, дождитесь результата. Некоторые модели автоматически начинают измерение после включения, другие требуют нажатия кнопки.
- Если необходимо, зафиксируйте результат или сохраните его в памяти устройства. Снятие показаний с механических моделей включает процесс поверки для достоверности.
- После завершения измерений выключите анемометр, уберите его в безопасное место.
Сферы применения
Анемометры применяют в разных областях деятельности:
Метеорология. Используются на метеостанциях, аэродромах и других объектах, где важна точная информация о погоде. Полученная информация помогает прогнозировать погоду, предупредить о штормовых ветрах, обеспечить безопасность авиаполетов.
Авиация. В этой сфере приборы необходимы для контроля воздушных масс на взлетно-посадочных полосах.
Строительство. При проектировании высотных жилых и коммерческих зданий, важно учесть параметр ветровых нагрузок на местности.
Энергетика. Измерительные приборы актуальны для оценки потенциала ветроэнергетических установок. Позволяют выбрать наилучшие места для установки ветрогенераторов, сделать их эффективными в работе.
Сохранение экологии. Анемометры используются в экологическом мониторинге для оценки загрязнения атмосферы. Скорость ветра влияет на распространение загрязняющих веществ, поэтому данные анемометров помогают предсказывать зоны возможного загрязнения и принимать меры по его предотвращению.
Спортивные мероприятия. В дельтапланеризме анемометры применяются для оценки скорости и направления ветра. Это помогает спортсменам выбрать оптимальную стратегию, построить тактику соревнований.
Научные исследования. Широко используются в научных целях, связанных с изучением атмосферных процессов, аэродинамики и климатологии. Осуществляют сбор данных для создания климатических моделей, изучения влияния ветра на экосистему.
Промышленность. Применяются для контроля технологических процессов, связанных с движением воздуха. Например, в металлургии анемометры используются для мониторинга скорости подачи газа в доменные печи, а в химической промышленности — для контроля вентиляции, обеспечения безопасности рабочих мест.
Бытовое использование. Карманные измерители часто используются в домашних условиях для проверки вентиляции, таким образом можно узнать, требует ли вентиляционный канал очистки и обслуживания. Портативные анемометры можно применить в поиске источника сквозняка — подойдет модель с телескопической трубкой.
Как выбрать?
Выбор устройства зависит от места и цели применения:
- Назначение: определите, зачем нужен прибор. Подробности можно узнать в инструкции.
- Тип датчика: выберите подходящий тип рабочего механизма в зависимости от требуемых параметров и условий работы.
- Диапазон измерений: убедитесь, что прибор способен измерять нужные вам скорости ветра.
- Точность и разрешение: обратите внимание на эти параметры устройства, чтобы получить максимально точные данные.
- Удобство использования: учитывайте эргономику, простоту управления устройством (наличие дисплея, количество функций, габариты).
- Гарантия: сертифицированная продукция всегда распространяется по гарантии от производителя.
Среди самых важных технических характеристик, на которые следует обратить внимание, можно выделить предельную погрешность измерения. Этот параметр выбирают исходя из предстоящих исследовательских работ.
Компания «СЕМ ТЕСТ ИНСТРУМЕНТ» предлагает ознакомиться с ассортиментом манометров и анемометров — технические характеристики товара указаны на сайте. Заказывайте обратный звонок для связи с нашим менеджером — сориентируем по моделям, подберем подходящую под ваш запрос.
Источник фото: cem-instruments.ru, ru.freepik.com
