Психрометр августа (стационарный психрометр)

Механические анемометры

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.

Как появляется ветер

Для начала следует разобраться, откуда в принципе появляется ветер в природе. В течение дня определенные территории на поверхности Земли нагреваются до разных температур. От поверхности вверх поднимается горячий воздух, а ему на смену приходит более холодный, который также постепенно становится теплым.

Из-за такой неравномерности появляется разность в давлении между воздушными слоями. Это и является причиной появления ветра. Он начинает дуть из участка с повышенным давлением в том направлении, где этот параметр меньше.Интересный факт: скорость ветра напрямую зависит от разности давления в областях. Чем она выше, тем воздушный поток будет двигаться быстрее.

Ответы на вопросы Технологический диктант 2021 с 9 по 16 вопросы

1. Бэтмен — один из тех героев комиксов, которым удаётся справиться с любой проблемой, не моргнув и глазом. За годы у него появилось множество разных гаджетов, причём есть среди них и и весьма необычные вещи — такие как жёлтая эмблема для привлечения внимания преступников и маячок для призыва летучих мышей. Какой метод для обнаружения и призыва летучих мышей он использовал?Ответ: Акустический детектор
2. Фильм «Игра в имитацию» рассказывает о выдающемся английском математике и логике Алане Тьюринге, который помогает взломать код Энигмы, портативной шифровальной машины, использовавшейся для шифрования и дешифрования секретных сообщений Третьего рейха во время Второй мировой войны. Также он стоял у самых истоков создания первых ЭВМ, программирования и искусственного интеллекта. Позже оказалось же, что тест Тьюринга — это одно из самых важных открытий XX века. Что проверяет тест Тьюринга?Ответ: Проверка машины на разумность и способность мыслить
3. Профессор математики Эндрю Беверидж из колледжа Макалестер и его студентка Джи Шан «вычислили» главных персонажей серии книг «Игра престолов». В качестве «связи» между персонажами выступало упоминание имен друг друга в диапазоне 15 слов. Таким образом, связь героев друг с другом вовсе не означает, что они друзья, — скорее, это просто говорит о том, что они взаимодействуют, говорят друг о друге или упоминаются вместе. С помощью какой теории было выполнено данное исследование?Ответ: Теория графов
4. В фильме «Круэлла» главная героиня создала из простого платья, старых газет и обрывков ткани стильное платье для витрины дорогого магазина. Как называется такой способ использования старых предметов, когда они превращаются во что-то более ценное, чем исходный объект?Ответ: Апсайклинг
5. В домах и кабинетах некоторых волшебников из фильмов «Гарри Поттер» часто можно найти кресла, которые меняются и принимают форму, очень удобную именно для того человека, который в них садится. Как можно назвать такие кресла?Ответ: Эргономичные
6. Во вселенной Гарри Поттера существовал так называемый омут памяти — волшебное устройство, представляющее собой небольшую каменную чашу, украшенную рунами. Смысл данного приспособления в том, чтобы просматривать чьи-либо воспоминания. Возможно ли уже сейчас вкладывать «готовые» воспоминания в мозг млекопитающих?Ответ: В бытовом плане нет, но это в теории возможно. И на схожую тему уже были исследования Удобство как показатель программного продукта обозначает степень, с которой программа позволяет сократить усилия пользователя по подготовке исходных данных, обработке данных и оценке полученных итогов.
7. В фильме «Робот по имени Чаппи» главный герой является роботом, наделенным искусственным интеллектом. По сюжету Чаппи обладает сознанием, своими собственными эмоциями и чувствами. Бандиты, укравшие героя, учат его нелегально зарабатывать в обмен на новое тело, так как у старого были проблемы с батареей, и Чаппи привязывается к своим похитителям. Возможна ли такая ситуация в ближайшем будущем, смогут ли роботы испытывать настоящие чувства и эмоции?Ответ: Такой сценарий маловероятен
8. В фильме Гарри Поттер, рассказывается о мальчике, который пытается с друзьями победить злых волшебников В какой-то момент в его руки попадает интересный инструмент — карта мародеров, в которой мы видим как передвигаются учителя Хогвартса. Как вы считаете, возможно ли такое в современном мире?Ответ: Можно сделать полный аналог

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:

1. Модуль, ответственный за замеры скорости ветра в состоянии, так называемого, покоя. Проще говоря, модуль улавливает степень возмущения воздушной массы при прохождении ее через лопасти.
2. Модуль, ответственный за преобразование, – именно он служит «переводчиком» полученных данных в физические единицы.
3. 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.

Классификация устройств

Сегодня такие приспособления можно встретить не только на производстве, но и быту. Они измеряют скорость воздуха в кондиционных и вентиляционных системах, расположенных на гражданских и промышленных объектах, в выработанных шахтах и рудниках, в тоннелях метрополитена. Они устанавливаются на море и на суше. Помогают шахтерам и строителям, спасателям и военным, ученым и инженерам, наладчикам и монтажникам, работникам сельского хозяйства и метеорологических станций квалифицированно выполнить возложенные на них обязанности.

Основные конструктивные элементы устройства:

1. Приемное устройство. Является сверхчувствительным компонентом. Относится к категории первичных преобразователей.
2. Вторичный преобразователь. Особый блок анемометра электронного, пневматического или механического типа.
3. Отсчетные элементы. В данный перечень входят индикатор, шкала, указатель стрелки, дисплей.

Исходя из принципа действия чувствительных компонентов, приспособления делятся на такие типы:

• поплавковые;
• вращающиеся;
• динамометрические или заторможенные (трубки Пито – Прандтля);
• ультразвуковые;
• вихревые;
• оптические (доплеровские, лазерные);
• тепловые.

Какие бывают приспособления

Популярные конструкции разнятся не только характеристиками, функционалом, материалом изготовления, точностью измерения скорости и параметрами, но и внешним видом. Остановимся на основных типах более подробно:

Какие бывают флюгеры?

Несмотря на то, что флюгер – атрибут довольно-таки древний, в наше время существует масса разновидностей этого девайса. Самый примитивный вариант прибора: на вертикальную ось крепится горизонтальная, одна из сторон которой оканчивается плоскостью, а вторая – противовесом. Такое нехитрое устройство, безусловно, поможет определить направление ветра, но ведь, фактически, флюгер не только полезное, но и в первую, пожалуй, очередь – красивый и стильный аксессуар! Поэтому, чаще всего, обычные металлические пластинки на крыше чьего-либо дома вы не встретите. Это будет индивидуальный, яркий и эффектный флюгер.

Как правило, для указания направления ветра, любят применять фигурки зверей и птиц – именно такой дизайн часто встречается в нашей стране.

Для тех, кто заботится о переменах в погоде основательно, предлагают флюгеры со специальной шкалой по восьми румбам – она позволит наиболее точно определять направление ветра. Если же значения должны быть максимально точными, плюс необходимо знать дополнительно еще и силу ветра, современные магазины предлагают флюгеры с датчиками. Такие приборы могут иметь специальное табло, куда выводится информация, или же подключаться к персональному компьютеру или смартфону.

Кроме своей основной функции, флюгеры также могут улучить процессы теплообмена помещения. При установке непосредственно на дымоход, флюгер усиливает тягу в нем, а также предотвращает попадание внутрь него листьев, всякого мусора и осадков. В этой ситуации, прибор не только укажет направление ветра, но и способен не допустить задымления помещения и сберечь в чистоте дымоход.

Что же касается внешнего вида флюгеров, то здесь полет фантазии неисчерпаем. Этот аксессуар насколько индивидуален, что порой, можно встретить совершенно уникальные модели, настоящие произведения искусства.

Вместо эпилога

Проведенным исследованием рынка установлено, что нижний сегмент полностью завоеван товарами азиатского производства, которые при малой цене обладают такой же малой точностью. Достаточно отрадно, что средний ценовой сегмент представлен российскими продуктами, которые по своей результативности не уступают западным зарубежным образцам, при этом имея достаточно адекватную стоимость. В то же время, азиатский производитель отметился в премиум-классе среди сверхточных приборов, а его цена установилась на уровне европейской. Все же, для проведения научных исследований подходят больше модели от западных брендов с качественной электронной начинкой и вариативными тепловыми датчиками.

Несколько советов по применению

До начала работы с устройством нужно тщательно исследовать его элементы управления. У большинства устройств сам принцип функционирования может быть стандартным, но вот обозначения на его регистрирующих модулях и вид конечных предоставляемых результатов может быть различным.

Стоит также ознакомиться с рекомендуемыми производителем условиями эксплуатации – это необходимо в целях исключения рисков преждевременного выхода прибора из строя. К примеру, некоторые изготовители прямо запрещают пользоваться своим продуктом под прямыми лучами ультрафиолета. Всегда необходимо помнить, что ветромер является точным измерительным прибором, и любое внешнее воздействие на него вполне может отразиться на точности выдаваемых результатов. То же можно сказать и про присутствие в замеряемых воздушных массах чрезмерного количества грязи и пыли – данное обстоятельство особо актуально для механических устройств. Таким образом, механический ветромер, до начала производства измерений, должен находиться в состоянии идеальной чистоты.

Одновременно, не следует подвергать анемометры длительным рабочим нагрузкам. И перед началом любого исследования, ветромер следует подвергнуть поверке:

• Осмотреть его на предмет наличия внешних повреждений;
• Проверить корректность получаемых данных в щадящих условиях;
• Протестировать узлы, ответственные за вывод получаемых результатов.

Где и как используются анемометры?

В настоящее время с помощью прибора измеряют скорость и направление движения газов и жидкостей. Прибор нашел свое применение в следующих областях жизнедеятельности человека:

• Служба метеорологии. Метеорологические станции фиксируют комплекс физических явлений в атмосфере, определяющих погоду. Одними из них являются сила и направление ветра у земли и на высоте. На основании анализа показателей составляется прогноз погоды.
• Наземная служба аэропортов. Используя анемометр, наземные службы аэропортов получают информацию о фактической и ожидаемой погоде на аэродромах и маршрутах полетов воздушных средств (сила и направление ветра, опасные явления).
• При строительных работах. Используют при проектировании систем вентиляции и кондиционирования в помещениях различного назначения. Приборами оснащают башенные, кабельные и портальные краны для подачи сигнала машинисту, т. к. сильный ветер представляет угрозу для этого вида техники.
• В сельском хозяйстве. Современный анемометр не только определяет силу и направление ветра. Он также определяет разницу температур, коэффициент резкости погоды, точку росы и влажность воздуха. Это главные показатели, влияющие на работу фермера.
• В энергетике. На основе наблюдений за «поведением» воздуха определяют место установки, высоту и модель ветряка при альтернативном использовании ветра. После установки, анализируя данные установленных анемометров, определяют эффективность работы ветряка.
• В горнодобывающей отрасли. На горнодобывающих предприятиях анемометр используют для депрессионных съёмок, мониторинга и определения фактических значений скорости воздушного потока в тоннелях, шахтах и вентиляционных сетях.
• Спорт. Виды спорта, в которых определяющую роль играет сила и направление ветра: парашютный и парусный спорт, хай-дайвинг, кайтсерфенг, серфинг и др.

Рейтинг качественных чашечных анемометров

Этот тип конструкций относится к категории самого простого и, одновременно, эффективного измерительного прибора. Помимо датчика в комплекте имеется четыре чашечки, которые будут вращаться в зависимости от направления движения воздушных масс. Устройства способны определять минимальную и максимальную скорость, а также время порывов, основываясь на количестве оборотов установленных лопастей. Анемометр удобно использовать на стационарной основе. Может применяться на фермах, яхтах и производстве. Нерентабельно его перевозить с одного объекта на другой.

АТТ-1021

Во главе нашего рейтинга стоит качественный анемометр портативного типа. В основе лежит использование мощного микропроцессора. За счет наличия влагозащищенного корпуса устройство можно использовать на открытых площадках, башенных кранах, и строительных участках. Приспособление полностью герметичное и не боится влаги. Внутри расположен термистор, за счет чего устройство выявляет не только скорость передвижения воздушных масс, но и температуру за бортом. Минимальная и максимальная температура изменения составляет 0°С — +50°С. Скорость ветра в диапазоне 0,9-35 м/с. Характеризуется компактными габаритами 19х4,2х3,2 см. Носить в кармане прибор не получится за счет объемных чашечек. За удобство в последующей эксплуатации отвечает двухстрочный дисплей.

АТТ-1021

Достоинства:

• корпус имеет защиту класса IP65;
• датчик температуры встроенного типа;
• высокий эксплуатационный ресурс;
• низкий коэффициент погрешности (2%);
• фирменный кейс в комплекте;
• собственная память;
• качество сборки;
• компактные габариты;
• удобство в последующей эксплуатации.

Недостатки:

• низкий порог чувствительности (0,9 м/с);
• маленький экран.

SKYWATCH METEOS 904364

Компактное и эффективное приспособление, в основе которого лежит использование загнутых лопастей наподобие пропеллера. Это позволило существенно уменьшить размеры корпуса, что дает возможность носить прибор с собой в кармане. Имеется дисплей с подсветкой и четыре кнопки для управления. Присутствует иконка, свидетельствующая о текущем заряде батареи. Для включения подсветки необходимо зажать на несколько секунд одну из клавиш, после чего экран подсветится на 5 секунд. Измеряет температуру в диапазоне -20°С — +50°С. Отдельного внимания заслуживает полностью герметичный корпус, который позволит погружать устройство в толщу воды. В связи с этим пользуется повышенным спросом среди владельцев яхт и заядлых серферов. Прибор не утонет, и его легко обнаружить за счет широкой оранжевой боковины.

Средняя цена – 8300 руб.

SKYWATCH METEOS 904364

Достоинства:

• многочисленные положительные отзывы;
• герметичный корпус;
• небольшой вес (235 г);
• допускается погружение на глубину;
• светодиодная подсветка;
• кнопки прорезиненного типа;
• поддержка разных единиц измерения (6).

Недостатки:

в зависимости от угла наклона, показания могут разниться.

Мегеон 11030

В основе этой конструкции лежит использование вращающегося чашечного блока, установленного над дисплеем, который позволяет осуществлять контроль над показаниями. Приспособление фиксирует скоростные изменения в диапазоне 0-30 м/с. Коэффициент погрешности составляет 3% — неплохой результат среди прочих аналогов. Помимо скорости, устройство распознает и направление воздушных потоков. Заявленный коэффициент неточности – 1°. Вес портативного приспособления – 300 г, что позволит носить его с собой. Габариты – 35х8х8 см. Устройство может показывать данные в 5 вариантах. Ручка имеет специальный отсек для батареек (3 элемента по 1,5 В). Полного заряда хватит на 10 часов непрерывного пользования.

Стоимость – 7400 руб.

Мегеон 11030

Достоинства:

• флюгер съемного типа;
• низкий коэффициент погрешности;
• портативность;
• отличный функционал;
• высокая скорость срабатывания;
• ручка имеет противоскользящее покрытие.

Недостатки:

• температуру не определяет;
• хрупкий;
• кейс покупается отдельно.