Прибор для измерения скорости ветра.
Прибор для измерения скорости ветра — детский анемометр
Для измерения скорости ветра ещё в XVII в. ученый из Англии Роберт Гук изобрел специальный прибор — анемометр. Его название, состоящее из двух древнегреческих слов: «анемо» — «ветер» и «метр» — «измеряю» само говорило за себя. Вертушка анемометра вращалась, и по количеству ее оборотов вычисляли скорость ветра в данный момент в метрах в секунду. Зная направление и скорость ветра, можно предсказать, как в ближайшем будущем изменится погода.
Шкала Бофорта
— условная шкала для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море. Была разработана английским адмиралом Ф. Бофортом в 1806 году и сначала применялась только им самим. В 1874 году Постоянный комитет Первого метеорологического конгресса принял шкалу Бофорта для использования в международной синоптической практике. В последующие годы шкала менялась и уточнялась. Шкалой Бофорта широко пользуются в морской навигации.
| Сила ветра у земной поверхности по шкале Бофорта
(на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью) |
||||
| Баллы Бофорта | Словесное определение силы ветра | Скорость ветра, м/сек | Действие ветра | |
| на суше | на море | |||
| Штиль | 0-0,2 | Штиль. Дым поднимается вертикально | Зеркально гладкое море | |
| 1 | Тихий | 0,3-1,5 | Направление ветра заметно по относу дыма, но не по флюгеру | Рябь, пены на гребнях нет |
| 2 | Лёгкий | 1,6-3,3 | Движение ветра ощущается лицом, шелестят листья, приводится в движение флюгер | Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными |
| 3 | Слабый | 3,4-5,4 | Листья и тонкие ветви деревьев всё время колышутся, ветер развевает верхние флаги | Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки |
| 4 | Умеренный | 5,5-7,9 | Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев | Волны удлинённые, белые барашки видны во многих местах |
| 5 | Свежий | 8,0-10,7 | Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями | Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги) |
| 6 | Сильный | 10,8-13,8 | Качаются толстые сучья деревьев, гудят телеграфные провода | Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади (вероятны брызги) |
| 7 | Крепкий | 13,9-17,1 | Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно | Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру |
| 8 | Очень крепкий | 17,2-20,7 | Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно | Умеренно высокие длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра |
| 9 | Шторм | 20,8-24,4 | Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу | Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость |
| 10 | Сильный шторм | 24,5-28,4 | Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко | Очень высокие волны с длинными загибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая |
| 11 | Жестокий шторм | 28,5-32,6 | Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко | Исключительно высокие волны. Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море всё покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая |
| 12 | Ураган | 32,7 и более | Воздух наполнен пеной и брызгами. Море всё покрыто полосами пены. Очень плохая видимость |
Лучшие тепловые анемометры
Принцип работы теплового анемометра заключается в нагреве электрода током и замере электрического сопротивления, которое меняется благодаря охлаждению от воздушного потока. Такие аппараты не содержат механически вращающихся частей и более долговечны в эксплуатации. Стоят они дороже, но обладают повышенной чувствительностью и меньшей погрешностью.
Testo 425
Рейтинг: 4.9
На первом месте в категории термоанемометров находится модель от немецкого бренда Testo. Аппарат засекает движение воздуха от 0 до 20 м/с. Корпус наделен экраном с приятной синей подсветкой. Зонд закреплен на телескопической штанге и соединен кабелем с вычислительным модулем, что облегчает доступ в сложные места. Судя по отзывам, владельцам нравится точность срабатывания и неприхотливость устройства. Разобраться в его работе не сложно благодаря простому интерфейсу. Еще его элемент питания на 9 V можно перезаряжать, что даст небольшую экономию при регулярном использовании. От одной зарядки анемометр способен функционировать непрерывно в течение 20 часов.
Эксперты отметили анемометр за безупречное качество. Модель собирается непосредственно в Германии и сопровождается международным сертификатом. Она стабильно работает в сложных условиях и показания не портятся от воздействия высоких температур до +70 градусов (применение рядом с мощными промышленными котлами, контурами отопления и т. д.).
Достоинства
- понятный и простой интерфейс с 4-мя клавишами;
- синяя подсветка экрана;
- телескопическая рукоятка зонда;
- отображает расчет объемного значения;
- батарею можно перезаряжать.
- высокая стоимость;
- водопроницаемый корпус.
CEM DT-8880
Рейтинг: 4.8
Среди тепловых анемометров более доступным, по сравнению с немецкими товарами, является CEM DT-8880, производимый в Китае. Модель оснащается датчиком диаметром 10 мм, обеспечивающим повышенную чувствительность. Он закрепляется на телескопической штанге, улучшающей удобство эксплуатации в труднодоступных местах. Анемометр записывает температуру и скорость ветра. Габариты корпуса составляют 210х75х50 мм, а весит модель 280 г. Питание осуществляется от батареи 9 В перезаряжаемого типа. Поставляется аппарат в кейсе и имеет адаптер для подзарядки. Использовать его можно при температуре окружающего воздуха 0…+50 градусов.
Анемометр с тепловым принципом работы примечателен измерением скорости движения воздуха с самого минимального уровня 0.1 м/с. Максимальное значение чувствительности достигает 25 м/с. Еще фишка прибора в том, что у него есть возможность подключения к компьютеру посредством USB кабеля для вывода данных на большой экран. Это позволяет сразу строить таблицы и графики, чтоб отслеживать в динамике меняющиеся показания.
Достоинства
- телескопическая штанга на проводе;
- поставляется в переносном кейсе;
- можно фиксировать минимальные, средние и максимальные значения;
- индикация состояния батареи.
- высокая стоимость;
- фиксирует температуру воздуха только в положительном диапазоне.
Testo 405
Рейтинг: 4.7
В заключение категории интересная тепловая модель 405 от Testo. Анемометр не имеет экрана и состоит лишь из рукоятки с кнопкой и выдвижной штанги. Включение прибора сопровождается зажиганием зеленого диода. Все данные отображаются на экране мобильного телефона по Bluetooth, на котором установлено приложение Smart Probes. Анемометр способен фиксировать скорость потока от 0 до 30 м/с, расход воздуха и температуру в пределах -20…+50º С. В рукоятке встроены 3 батареи по 1.5 В, которых хватает на 15 часов непрерывной работы. Пользователям в отзывах нравится чувствительность датчика и простота настроек.
Тепловой анемометр попал в список лучших благодаря возможности использования одной рукой. Жесткое соединение телескопической штанги и рукоятки обеспечивает эргономику при работе на высоте (пробы у потолка, под купольными вытяжками и т. д.), где второй рукой пользователь может держаться, что повышает безопасность. Удочка с зондом может изменять положение относительно корпуса на 180º благодаря шарниру, а это значительно улучшает удобство использования.
Достоинства
- удобный в эксплуатации;
- можно мерять данные под углом и внутри шахт;
- из приложения можно отправить себе таблицу с результатами в формате Exel на почту;
- качественная сборка.
Ручные анемометры
По устройству и принципу работы выделяется несколько типов измерителей скорости ветра. Самым первым и известным является ручной анемометр, с помощью которого вычисляется средняя скорость потока воздуха. Данная разновидность состоит из горизонтальной крестовины, на которой закреплены 4 полые чашки. Благодаря этой особенности такой прибор также называют «чашечный анемометр». В таких анемометрах на шкале стрелками указывается скорость ветра, вращающего чашки. Недостаток чашечной модели заключается в достаточно большой погрешности. Интенсивность вращения емкостей в разных модификациях будет сильно отличаться.
В настоящее время все большую популярность начинает обретать цифровой анемометр. В его основе лежит съемный зонд-крыльчатка. Чувствительный элемент реагирует на большинство изменений в движении ветра и позволяет получить средние показатели скорости за разные периоды времени от нескольких секунд до часа. Благодаря хорошей точности данных, такой анемометр часто применяется в области метеорологических исследований в морских и сухопутных условиях. Кроме того, цифровые виды, как правило, имеют небольшие габариты. Портативный анемометр весит не много и его удобно брать с собой. Таким образом, возможности использования прибора значительно расширяются.
Где используется анемометр
Этот прибор используют, прежде всего, на метеостанциях. Они также устанавливаются на предприятиях с системами кондиционирования производственных помещений, в горнодобывающей отрасли, и других видах деятельности, где необходимо замерять скорость воздушного потока.
Во многих представленных моделях анемометров присутствуют такие нужные для современного специалиста функции как автоматический расчет объемного расхода воздуха, усреднение измеренных данных по времени и по точкам измерений, запись в память результатов замеров и их распечатка на месте, а также подключение к персональному компьютеру. Дополнительным измеряемым параметром в некоторых моделях анемометров является температура окружающего воздуха.
Конструкция анемометров
Конструкция аненометров создана таким образом, чтобы пользователь мог удобно получать сведения о скорости воздушных потоков. Для этого приспособление оснащено тремя структурными блоками:
1. Первичным (измеряющим) блоком, посредством которого формируется возмущающее воздействие на ряд физических параметров.
2. Преобразователем. Меняющиеся физические параметры модулируют конкретный вид энергии (механическая, пневматическая, электрическая, электромагнитная и т.д.).
3. Регистрирующим устройством. Сведения могут быть отображены на механическом счетчике оборотов, цифровом индикаторе, дисплее, стрелкой на шкале и т.д.
По принципу действия датчиков для измерения аненометры могут быть представлены:
- вращающимися (чашечными, лопастными и спиральными);
- нагревательными (термическими);
- ультразвуковыми (акустическими);
- оптическими (лазерными и допплеровскими);
- динамическими или напорными (основанными на трубке Пито);
- вихревыми;
- поплавковыми приборами.
Принцип работы аненометров
Принцип функционирования аненометров строится на свойстве зависимости скорости звука от направления ветра, при этом, от направления показатель может меняется. Различают несколько типов приспособлений, возможности которых позволяют получать определенный набор сведений:
- Двумерные анемометры: рассчитаны на получение показателей скорости и направления, при этом позволяют анализировать только горизонтальные воздушные потоки.
- Трехмерные анемометры. В отличие от предыдущего варианта, позволяют получать замеры на первичные физические параметры. После этого они производят перерасчет по трем компонентам для каждого направления ветра.
- Термоанемометры – функциональные приспособления, которые могут не только измерить воздушные потоки по 3-м направлениям, но и получения сведения о температуре воздуха посредством ультразвука.
Приборы для измерения скорости и направления ветра
Корабельный измеритель ветра КИВ предназначен для дистанционного определения скорости и направления ветра, измеряемых на уровне установки датчика ветра.
Принцип действия изделия основан на преобразовании значений метеорологических параметров в электрические величины, отсчитываемые визуально по показаниям соответствующих приборов. Измеритель ветра устанавливается на надводных кораблях, а также может применяться на наземных пунктах метеослужбы. В состав изделия входят: датчик ветра, центральный прибор, репитер, построитель. Для измерения скорости и направления ветра используется зависимость между скоростью ветра и числом оборотов вертушки, между направлением ветра и положением свободно ориентирующейся флюгарки датчика ветра. Скорость и направление ветра при помощи сельсинной передачи дистанционно передаются в пульт – центральный прибор. В центральном приборе происходит осреднение величины скорости ветра при помощи программно-наборного механизма и сглаживания величины направления ветра при помощи демпфирующего механизма. Режим работы – непрерывный с дискретной выдачей данных средней скорости наблюдаемого ветра через каждые 120 с работы прибора.
Технические характеристики
- Диапазон измерения средней скорости наблюдаемого ветра, м/с 2-50, скорости истинного ветра, м/с 2-40,
- направления ветра, град 0-360,
- Основная погрешность, не более:
- средней скорости наблюдаемого ветра, м/с +(0,5+0,05V), где V- скорость наблюдаемого ветра, направления наблюдаемого ветра, град +10.
- Порог чувствительности датчика ветра, м/с, не более
по направлению 1,8
- Основная погрешность установки и снятия отсчетов на построителе:
направления ветра, градусы +0,2
- Габариты, мм, не более:
- датчик скорости и направления ветра Ø180х360х640,
- центральный прибор 418х296х190,
- репитер 129х174х253,
- трансформатор 172х178х306,
- построитель 65х250х278.
- В непрерывной работы не более 48 часов.
- Мощность, потребляемая изделием, в зависимости от комплектации не более при напряжении 220В 550ВА.
Приборы для измерения скорости и направления ветра.
Приборы, измеряющие скорость ветра, называются анемометрами; измеряющие скорость и направление – анеморумбометрами; регистрирующие скорость и направление – самописцами.
Рисунок 7.1 – Основные румбы
Флюгер станционный (флюгер Вильда)
Приемником скорости ветра служит прямоугольная доска (пластина) 5, свободно качающаяся около горизонтальной оси 6. На оси закреплена дуга 8 с восемью штифтами, по которым отсчитывают положение доски, отклоняющейся под действием ветра. На оси 6 есть противовес 10 для уравновешивания дуги 8. Штифты дуги нумеруются от 0 до 7.
Рисунок 7.2 – Флюгер Вильда (по М.Д. Павловой, 1974)
Анемометр ручной чашечный МС-13 (рис. 7.3). Его чувствительным элементом является небольшая вертушка 2 с четырьмя полусферическими чашками, обращенными выпуклостями в одну сторону. Вертушка насажена на ось 1, в нижней части которой имеется червячная (винтовая) нарезка, соприкасающуюся с зубчатым колесом, передающим вращение вертушки счетному механизму. Счетный механизм помещен внутри корпуса и представляет собой систему зубчатых колес, связанных с тремя стрелками, которые при вращении вертушки перемещаются по трем шкалам.
шкала 6 имеет 100 делений. По этой шкале отсчитывают десятки и единицы оборотов. Малые шкалы имеют 10 делений и служат для отсчета сотен и тысяч оборотов.
Рисунок 7.3 – Анемометр ручной чашечный МС-13 (по А.П. Лосеву, 1994)
От механических повреждений вертушка защищена металлическими дужками 7. Анемометр хранится в футляре с выключенным механизмом.
Анеморумбометр М-63
Рисунок 7.4 – Анеморумбометр М-63 ( по М.д. Павловой, 1974)
Принцип действия основан на преобразовании направления и скорости ветра в электрические величины. В комплект прибора входит датчик 1, измерительный пульт 2и блок питания 3. Датчик состоит из обтекаемого корпуса, вращающегося вокруг вертикальной неподвижной стойки. В конце корпуса находится флюгарка 5, а в начале – четырехлопастный винт 4с горизонтальной плоскостью вращения, которая с помощью флюгарки устанавливается всегда перпендикулярно направлению воздушного потока. Внизу вертикальной стойки находится ориентир для установки датчика относительно сторон света и штепсельный разъем для подключения соединительного кабеля.
Измерительный пульт – настольный прибор, на лицевой стороне которого размещены указатель мгновенной скорости 6, указатель средней скорости 7 и указатель направления ветра 8.
Блок питания состоит из двух батарей аккумуляторов, вольтметра для измерения напряжения аккумуляторов и тумблера. Блок питания подключается к сети переменного тока.
Для характеристики ветрового режима местности по повторяемости направлений ветра строится график, называемый «розой ветров». Он может быть месячным, сезонным, годовым.
При построении розы ветров чертят восемь румбов направлений ветра и на них в определенном масштабе откладывается повторяемость ветра. Последовательно соединенные точки и будут характеризовать розу ветров.
1. Построить розы ветров по направлению ветра в мае и июне
| Месяц | С | СВ | В | ЮВ | Ю | ЮЗ | З | СЗ | Штиль |
| Май | |||||||||
| июнь |
1. Ветер и его характеристики.
2. Значение ветра для сельскохозяйственного производства.
3. Приборы, характеризующие ветер.
4. Ручной анемометр и принцип его действия.
Источник
Советы по использованию прибора
Начинать работу с прибором следует после изучения элементов его управления. Если принцип работы может быть общим, то обозначения в дисплее и особенности предоставления конечной информации могут иметь индивидуальный характер. Пользоваться прибором следует только в условиях, которые допустимы для конкретной модели. Многие изготовители, к примеру, предостерегают от использования аппаратов под прямыми солнечными лучами. Дело в том, что анемометр – это в первую очередь средство измерения, поэтому любое агрессивное воздействие даже на корпус может отразиться на его точности. Это же касается и повышенного содержания пыли в воздушных потоках. После такого использования следует выполнить тщательную чистку лопастей или чаш анемометра.
Смотреть галерею
Точность прибора может понижаться не только из-за грубого нарушения правил эксплуатации, но и в течение продолжительного времени работы. Поэтому для поддержания оптимального уровня достоверности предоставляемых данных производится поверка анемометра, которая состоит из нескольких операций. В домашних условиях, например, ее можно выполнить путем анализа целостности внешних поверхностей, корректности установки рабочих элементов и тестирования функции средства вывода информации.
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.
Определение скорости ветра
| Сила ветра в баллах по Бофорту | Название | Признаки для оценки | Скорость ветра в м/сек | Скорость ветра в км/час | Скорость ветра в миль/час |
| штиль | Листья на деревьях не колеблются, дым сигареты поднимается вертикально, огонь от спички не отклоняется | меньше 1 | |||
| 1 | тихий | Дым сигареты несколько отклоняется, но ветер не ощущается лицом | 1 | 3,6 | 1-3 |
| 2 | легкий | Ветер чувствуется лицом, листья на деревьях колышутся (шелестят) | 2-3 | 5-12 | 4-7 |
| 3 | слабый | Ветер качает мелкие ветки и колеблет флаг | 4-5 | 13-19 | 8-12 |
| 4 | умеренный | Качаются ветки средней величины, поднимается пыль | 6-8 | 20-30 | 13-18 |
| 5 | свежий | Качаются тонкие стволы деревьев и толстые ветви, образуется рябь на воде | 9-10 | 31-37 | 19-24 |
| 6 | сильный | Качаются толстые стволы деревьев, ветер «гудит» в проводах | 11-13 | 38-48 | 25-31 |
| 7 | крепкий | Качаются большие деревья, против ветра трудно идти | 14-17 | 49-63 | 32-38 |
| 8 | очень крепкий | Ветер ломает толстые стволы | 18-20 | 64-73 | 39-46 |
| 9 | шторм | Ветер сносит легкие постройки, валит заборы | 21-26 | 74-94 | 47-54 |
| 10 | сильный шторм | Деревья вырываются с корнем, сносятся более прочные постройки | 27-31 | 95-112 | 55-63 |
| 11 | жестокий шторм | Ветер производит большие разрушения, валит телеграфные столбы, вагоны и т. д. | 32-36 | 115-130 | 64-72 |
| 12 | ураган | Ураган разрушает дома, опрокидывает каменные стены | Более 36 | Более 130 | 73-82 |
Оружие > Баллистика нарезного оружия
Автор не несет никакой ответственности за любой вид ущерба, понесенного в результате использования присутствующей здесь информации. Автор оставляет на усмотрение читателя, применять полученные здесь сведения, или подвергнуть тщательной проверке в специализированных источниках.
Механические анемометры
| В Викитеке есть полный текст: «Математических забав» Леона Баттисты Альберти |
Описание первого механического анемометра составил около 1450 года Леон Баттиста Альберти в своём труде «Математические забавы» (лат. Ludi rerum mathematicarum), приложив его чертёж. Его действие основывалось на отклонении ветром висящей доски. Похожий анемометр начертил в «Атлантическом кодексе» (лист 675) Леонардо да Винчи тремя десятилетиями позднее Альберти:53.
Чашечный анемометр
Наиболее распространённый тип анемометра — это чашечный анемометр. Изобретён доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном, работавшим в Арманской обсерватории, в 1846 году. Состоит из четырёх полусферических чашек, симметрично насаженных на крестообразные спицы ротора, вращающегося на вертикальной оси.
Чашечный анемометр с вертикальной осью, расположенный на Скаджит Бэй, штат Вашингтон. Июль—август 2009.
Ветер любого направления вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра.
Робинсон предполагал, что для такого анемометра линейная скорость кругового вращения чашек составляет одну треть от скорости ветра, и не зависит от размера чашек и длины спиц. Проделанные в то время эксперименты это подтверждали. Более поздние измерения показали, что это неверно, т. н. «коэффициент анемометра» (величина обратная отношению линейной скорости к скорости ветра) для простейшей конструкции Робинсона зависит от размеров чашек и длины спиц и лежит в пределах от двух до чуть более трёх.
Трёхчашечный ротор, предложенный канадцем Джоном Паттерсоном в 1926 году, и последующие усовершенствования формы чашек Бревортом и Джойнером в 1935-м году сделали чашечный анемометр линейным в диапазоне до 100 км/ч (27 м/с) с погрешностью около 3 %. Паттерсон обнаружил, что каждая чашка даёт максимальный вращающий момент, будучи повёрнутой на 45° к направлению ветра. Трёхчашечный анемометр отличается бóльшим вращающим моментом и быстрее отрабатывает порывы, чем четырёхчашечный.
Оригинальное усовершенствование чашечной конструкции, предложенное австралийцем Дереком Вестоном (в 1991 г.), позволяет с помощью того же ротора определять не только скорость, но и направление ветра. Оно заключается в установке на одну из чашек флажка, из-за которого скорость ротора неравномерна в течение одного оборота (половину оборота флажок движется по ветру, половину оборота — против). Определив круговой сектор относительно метеостанции, в котором скорость увеличивается или уменьшается, определяется направление ветра.
Вращение ротора в простейших анемометрах передаётся на механический счётчик числа оборотов. Скорость подсчитывается по числу оборотов за заданное время, например, минуту, таковы ручные анемометры.
В более совершенных анемометрах ротор связан с тахогенератором, выходной сигнал которого (напряжение) подаётся на вторичный измерительный прибор (вольтметр), или используются тахометры, основанные на иных принципах. Такие анемометры сразу показывают мгновенную скорость ветра, без дополнительных вычислений, и позволяют следить за изменениями скорости ветра в реальном времени.
Самые распространённые модели современности среди чашечных анемометров это МС 13, М 95ЦМ, анемометр АРЭ
Помимо метеорологических измерений, чашечные анемометры применяются и на башенных подъёмных кранах, для сигнализации об опасном превышении скорости ветра.
Крыльчатые анемометры
В таких анемометрах поток воздуха вращает миниатюрное лёгкое ветровое колесо (крыльчатку), ограждённую металлическим кольцом для защиты от механических повреждений. Вращение крыльчатки через систему зубчатых колёс передаётся на стрелки счётного механизма.
Ручные крыльчатые анемометры применяются для измерения скорости направленного воздушного потока в трубопроводах и коробах вентиляционных устройств для вычисления расхода вентиляционного воздуха в вентиляционных отверстиях, воздуховодах жилых и производственных зданий.
Наиболее распространённые анемометры с крыльчаткой-зондом — это Testo 416, анемометр ИСП-МГ4, анемометр АПР-2 и другие.
Популярные варианты ветромеров
Крыльчатые
Этот вид прибора является наиболее распространенным и способен выдавать результаты достаточной точности, которые подойдут и для бытового и для промышленного предназначения. Наиболее широко данные модели используются в следующих отраслях:
- На метеорологических станциях (в целях осуществления наблюдений за изменениями погодных явлений);
- На аэродромах (для определения возможности осуществления полетов);
- В системах вентиляции горнодобывающей промышленности (для определения уровня надлежащей выходной воздушной тяги);
- В строительной отрасли (для измерения силы воздушного потока при работе на высоте, например, в целях определения допустимости производства работ на башенных кранах);
- В сельскохозяйственной отрасли (для определения возможности обработки посевов защитными химикатами и удобрениями с воздуха).
Устройство лопастных моделей включает в себя три основных блока:
- Модуль, ответственный за замеры скорости ветра в состоянии, так называемого, покоя. Проще говоря, модуль улавливает степень возмущения воздушной массы при прохождении ее через лопасти.
- Модуль, ответственный за преобразование, – именно он служит «переводчиком» полученных данных в физические единицы.
- Модуль, ответственный за регистрацию, – полученные данные от преобразователя визуально регистрируются для удобства считывания оператором.
Чашечные
Данные ветромеры приспособлены осуществлять измерения лишь в той плоскости, которая прямо перпендикулярна вращательной оси чашей. Традиционно, прибор имеет четыре чаши, выполненные в полусферической форме, расположенные на крестообразной роторной спице и имеющие симметричные габариты. Чашечные ручные устройства способны сосчитать количество оборотов крестовины, совершенных за определенный временной промежуток. Их улучшенные версии также оснащаются еще и тахометрами различных типов, дабы улучшить качество получаемых результатов. Замеры производятся мгновенно в режиме реального времени, и точность измерения оставляет от 0,2 до 30 метров в секунду.
Термические
Их принцип работы заключается в измерении электрического сопротивления на проволочном датчике. Этот показатель изменяется в зависимости от температуры его нагрева, которая понижается в условиях слишком быстрого воздушного потока. Конструктивно представляет собой металлическую нитку накаливания, выполненную из вольфрама, серебра, нихрома или платины (либо иного металла). Данная нитка подогревается посредством электротока до температуры, которая должна превысить текущую температуру окружающей среды. Основный недостаток ветромеров данного типа – их очень слабая устойчивость перед сильными механическими воздействиями.
Ультразвуковые
Их принцип работы основан на замере скорости передвижения звука в неспокойном газовом потоке, что осуществляется на основе законов физической акустики. Таким образом, если звук распространяется в одном направлении с воздушной массой, то скорость его движения увеличивается, и наоборот, когда он противопоставлен направлению движения воздуха – его скорость уменьшается. На основании полученной разницы и замеряется временной промежуток отклика импульса ультразвука.
Данное устройство является наиболее современным и, как правило, оснащается электронными контроллерами вывода получаемых результатов. Сам датчик способен выполнять несколько функций (в зависимости от своего вида):
- Двухмерный датчик – выдает данные о направлении и скорости ветрового потока;
- Трехмерный датчик – сможет определить все три элемента скорости ветра;
- Четырехмерный датчик – дополнительно к вышеуказанному функционалу может установить еще и температуру воздушного потока.
Ультразвуковые модели способны выдержать скорость ветра до 60 метров в секунду.
Изготовление анемометра своими руками
Приложив немного старания и желания, можно смастерить самодельный анемометр в домашних условиях. Для изготовления устройства понадобится старый видеомагнитофон, вернее, его часть называемая блоком вращения головок. Из него надо удалить все лишнее, оставив каркас из металла вращающейся головки с осью, часть с блоком подшипников и шайбу крепящую двигатель. Устройство будет измерять среднюю и сильную скорость ветра.
Проделываем следующее:
- Сверлим сверлом по металлу в боку вращающейся части три дыры Ø 4 мм для крепежа чашек, ориентируясь на 3 дыры головки, крепящей внутренние узлы;
- Вставляем в дыры болты М4 размером 10 мм. Чтобы обеспечить хороший контакт с лопастями из подручного материала (камера велосипеда) вырезаем шайбы, чтобы чашки не вращались; Берем части видеоголовки, просверливаем в них отверстия и подготавливаем резиновые шайбы
- Лопастями послужат кружки из пластмассы со срезанными ручками, на месте которых просверлена дыра Ø 4 мм; В качестве лопастей вполне подойдут самые обычные пластиковые кружки
- Крепим чашки к узлу вращения, с помощью шайбы и гайки. Делаем это аккуратно, чтобы не повредить чашки. Проверяем, чтобы наша конструкция легко вращалась. Итак, узел мы собрали. А в роль датчика будет выполнять велокомпьютер; Собираем узел зафиксировав кружки с помощью болтов
- Клеим магнит на вращающуюся часть узла. В период крепежа проводим балансировку узла вращения. Она нужна для того, чтобы анемометр не вращал при работе шест, на который он будет позже установлен. Магнит берем из комплектации велокомпьютера;
- Сверлим в неподвижной части узла дыру Ø 7 мм, приклеиваем датчик от велокомпьютера, при этом кладем на магнит тонкую картонку и смазываем клеем. С помощью тестера проверяем датчик на срабатывание;
- Узлом крепления послужит небольшой кусок уголка, который мы закрепим к неподвижной части с помощью двух длинных болтов;
- Подключаем кабель. Удлиняем кабель датчика с помощью компьютерного кабеля. На снимке показан настольный вариант велокомпьютера, он медной проволокой прикручен к системе двигателя видеоголовки. Сверлим отверстия для уголка, дорабатываем его и крепим к конструкции
Измерение силы в системе СИ
В системе СИ единицей измерения силы являются ньютоны (сокращенно Н). Один ньютон – это такая сила, которая за 1 секунду способна изменить скорость движения твердого тела, имеющего массу 1 кг, на 1 м/с.
На заметку. Так как ньютон является в системе СИ не основной, а производной единицей, ее обозначение пишется с большой (заглавной) буквы, в то время как полное название – с маленькой.
Так как ньютоны являются производной единицей, то в современных измерителях они заменены на килограммы. Единственной сферой, где данную единицу измерения используют, являются лабораторные учебные приборы, применяемые в школах, средне специальных учебных заведениях.
Значение в природе
Ветер является важнейшим природным фактором, который воздействует на составляющие природы: климатические условия, геологические процессы, растения, животные и др.
Ветровая эрозия почвы
Основные последствия влияния ветров:
- Возникновение сильных океанических течений, которые определяют климат прилегающих зон.
- Эрозия почвы из-за выдувания мелких частиц.
- Образование новых форм рельефа. Например, перенос и откладывание песка ветром приводит к появлению песчаных дюн.
- Перенос пыли из пустынь и загрязнение воздуха. Например, летом дуют пассаты в Северном полушарии. При этом они постепенно приближаются к областям субтропических пустынь. В результате пыль из Сахары на протяжении сезона достигает южно-восточной части Северной Америки.
- Распространение пожаров. Ветер – один из основных факторов, который влияет на быстрое распространение пожаров, в особенности лесных.
- Влияние на растения. Воздушные потоки распространяют семена некоторых растений, ограничивают рост деревьев, а также могут наносить механические повреждения переносимыми твердыми частицами.
- Влияние на животных. Ветер усиливает холод в совокупности с низкими температурами – это основной аспект его влияния на животный мир. К влиянию ветра вынуждены приспосабливаться, например, пингвины, птицы, насекомые. Некоторым видам движение воздушных масс приносит пользу – олени распознают издали хищников за счет острого обоняния.
Интересно:
Уголь и нефть: откуда берутся, как образовываются — коротко, фото и видео
Перекати-поле
Интересный факт: наиболее известные растения, которые распространяются благодаря ветру – одуванчики, клен, перекати-поле. Опыление многих растений происходит за счет переноса пыльцы.
