Анемометр. Виды и работа. Применение и отличия.

Анемометр. Виды и работа. Применение и отличия.

Анемометр.

Принцип работы, виды и применение.

В данной статье мы рассмотрим виды анемометров, принцип их работы и некоторые характеристики.

Анемометр — устройство, измеряющее скорость воздуха. Прибор широко используется в системах вентиляции и кондиционирования (метеорология использует анемометры для измерения скорости ветра). Сам принцип (устройство) разработанно еще в 14 веке итальянцем Леоном Альберти — принцип работы остался практически неизменным по сей день.

Современные анемометры способны определять не только скорость движения воздуха, но и его температуру, влажность, атмосферное давление и другие характеристики.

Подразделяются на два типа: механические и электронные.

Рассмотрим подробнее эти разновидности анемометров.

• Механические (чашечные и крыльчатые).

Чашечный тип анемометра — широко распространен. Чаши в форме полусфер расположены на вращающемся роторе, который начинает вращение под действием ветра, в то время как специальный механический счетсик учитывает количество оборотов чаш за определенный отрезок времени.

Крыльчатый анемометр — тот же принцип работы, только вместо специальных чаш на роторе стоит ветровое колесо, вращение которого передает данные на механический счетчик. Данный тип широко используется при расчетах расхода воздуха вентиляционных систем.

• Электронные (ультразвуковые, анемометры с трубкой Пито, дифманометры).

Ультразвуковые — является, по своей сути, прибором, который измеряет скорость воздуха по звуку (аккустике). Также такой анемометр известен как термоанемометр. Считается более современным и функциональным, если сравнивать с механическими аналогами и является полноценным контрольно-измерительным прибором. Принцип работы ультразвукового анемометра заключается в измерении скорости звука, и направлении ее измерения (зависимость скорости звука от направления ветра) — изначально прибор определяет скорость звука, а затем электронный блок преобразует полученную информацию для определения скорости ветра. Также такие приборы способны определять температуру ветра с помощью ультразвукового метода.

Анемометр с трубкой Пито — анимометры имеют в своем оснащении специальную напорную трубку небольшого диаметра. Трубку помещают внутрь воздуховода, которая определяет точное дифференциальное давление и скорость потоков воздуха. Данные приборы могут определять скорость движения воздуха до 80 м/сек. В ажно помнить, что подобный тип анемометров нельзя использовать , если присутствует высокая концентрация пыли в воздухе, так как узкая трубка может засоряться.

Анемометры на основе трубки Пито способны реагировать на турбулентные потоки, также как обогреваемые зонды — во время измерений поток должен иметь свободный путь на вход и выход.

Дифманометр — устройство, позволяющее измерять расходы воздуха, а не только его скорость. С помощью трубки Пито такими устройствами можно измерять воздушный поток до 100м/с. По своему внешнему виду и принципу работы схож с обычным анемометром.

Пример работы анемометра.

Простой пример работы компактного современного крыльчатого Анемометра с цифровым отображением параметров воздуха.

Обратите внимание что прибор показывает температуру 24°С при влажности 25% и скорость воздуха составляет в среднем 1,5 м/с. В данном примере проверяется штатная работа системы вентиляции и кондиционирования воздуха помещения квартиры.

Команда ООО»Климмаркет» действует в полном цикле работ по монтажу и ремонту климатического оборудования. Мы занимаемся не только обслуживанием кондиционеров и осушителей воздуха различных классов, но и предлагаем услуги в сфере систем вентиляции .

Для связи с нами звоните по номеру 8 (495) 920 — 10 — 19 , либо оставляйте заявки заполнив форму в разделе » вызвать замерщика » по адресу электронной почты Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Что такое анемометр?

Представителем метеорологической аппаратуры, которым измеряют скорость перемещения воздушных масс, является анемометр. С его помощью контролируют параметры производственных помещений, где от скорости передвижения воздушных потоков зависит работа систем кондиционирования. С греческого языка это название переводится как «измерение ветра». Авторство изобретения 1667 года принадлежит выдающемуся деятелю науки Роберту Гуку.

Что измеряет анемометр?

Данное измерительное оборудование решает задачи по определению:

• направления и скорости потоков воздуха (ветра), газовых веществ;
• уровня влажности (в условиях защищенного, открытого пространства);
• показателей атмосферного давления;
• объемов расхода воздуха.

У термоанемометров наряду с перечисленными функциями есть возможность измерения степени нагрева воздуха.

В подавляющем большинстве случаев измерители расхода воздуха применяют в своей работе метрологи в условиях станций либо производств с мощными системами кондиционирования. Однако аппарат может стать помощником там, где нужно определить, насколько быстро движутся воздушные массы.

Специалисты в области метрологии используют данный прибор с целью измерения стремительности порывов ветра. Такой аппаратурой оснащены аэропорты и аэродромы, что позволяет оценивать результативность функционирования вентиляционных систем, а также современного промышленного оборудования.

Кроме того, устройство применяют:

• Снайперы, лучники, биатлонисты. Оно позволяет более точно поражать мишени, учитывая препятствия при стрельбе, которые создает ветер.
• Поклонники яхтинга, парусных регат.
• Строители-монтажники. Встроенные устройства присутствуют в кабине башенного крана на панели управления. Благодаря этому машинист-оператор всегда в курсе силы ветра, порывы которого могут быть небезопасны для подъема груза стрелой.
• Представители аграрного сектора в ходе работ по опрыскиванию полей.

Какие бывают анемометры?

В зависимости от механизма действия аппарататы относят к классу:

• вращающихся;
• термических;
• акустических;
• лазерных.

Разница данных приборов состоит в технологии измерения скорости воздушных потоков.

1. Представители вращающейся группы бывают:
   • С чашечной конструкцией – вид старинных механических аппаратов, которые и на сегодня не потеряли свою актуальность. Имеют лопасти с полусферическими лепестками, напоминающие чашу. Этот прибор, благодаря тому, что, по сути, не требует установки лопастей по направлению ветра, позволяет измерять скорость потоков с минимальной неточностью. Движение масс должно быть направлено в полость полусферических лепестков, но не в область обтекаемого дна.
   • Принцип работы основан на подсчете оборотов лопастей. Их количество необходимо скорректировать с помощью коэффициента, зависящего от числа и площади поверхности лопастных чашек. Величина коэффициента колеблется в пределах 2 и 3. В случае использования механических моделей нужно снимать замеры в течение конкретного отрезка времени. Электронное оснащено программой для определения текущих порывов практически с нескольких поворотов.
   • Большая часть аппаратов этого типа реагирует на порывистый ветер со скоростью выше одного метра в секунду. К тому же классической моделью с подобной конструкцией нельзя определить, в каком направлении происходит движение воздушных масс.
   • С крыльчатой конструкцией – такие анемометры схожи по функциональным принципам с предыдущим видом, но имеют меньшие габариты и способны измерять потоковые параметры при скорости выше 0,1 м за секунду. Их лопасти вращаются под действием порывистого ветра либо перемещения газов, это напоминает пропеллеры вентиляторов либо летательных аппаратов. Темп движения ветра определяется, как и в предыдущей ситуации, с помощью числа оборотов и приборного коэффициента. Благодаря диффузору, выставленному по ходу перемещения воздушных масс, можно получить более точные результаты измерений. Часто такой анемометр комплектуется флюгером незначительных размеров для определения направления ветра.
2. К термической группе относят так называемые термоанемометры, в которых предусмотрено наличие термопары. Устройство позволяет фиксировать потери тепла вследствие обдува. Все знают, что в одинаковых температурных условиях, когда на улице ветрено, ощущение холода сильнее, нежели при отсутствии ветра. Тепловое имеет нить накала, по которой проходит электричество. В итоге сильного обдувания степень нагревания нити изменяется, что оказывает влияние на способность металла проводить ток. На этом основана работа приборной электроники при определении скорости воздушного потока. Подобное оборудование зачастую выступает в качестве интегрированного элемента других систем. Автомобили имеют , которые определяют соотношение приготовления горючего жидкого вещества, используемого двигателями внутреннего сгорания. Датчики этих приборов являются термоанемометрами.
3. Представители акустической группы имеют еще одно название – ультразвуковые анемометры. Оборудование воспроизводит ультразвуковые сигналы. Затем определяют скорость перемещения звука, на величину которой воздействует движущиеся воздушные массы. Результат с помощью приборной электроники трансформируется в скорость. Устройство из данной группы зачастую используют для определения скорости газовых потоков. Данного плана анемометр является сложной системой, которая производит расчеты с учетом временных затрат на прохождение волн ультразвука дистанции между передаваемым и принимаемым устройством, а также влияние внешних факторов. К ним относят прежде всего такие параметры воздуха, как температура и уровень влажности.
4. Лазерная группа представлена измерительными устройствами нового поколения, которые только набирают популярность. Такой прибор компактных размеров часто применяют поклонники экстремальных видов отдыха. Он имеет еще одно название – доплеровский (в честь автора изобретения). Изобретателем был предложен принцип зависимости частоты излучения от того, с какой скоростью перемещаются источник с приемником. Это послужило основой для создания сложного оптически-электронного измерительного комплекса – лазерного анемометра. Действует по принципу, предполагающему перемещение объекта в потоке воздуха либо газа под воздействием лазерного излучения, которое создает фиксированный источник. Приборный датчик регистрирует результат процесса – отражение световой волны от поверхности объекта. Дальше идет вычисление разницы между излучаемыми частотами света (исходного и отраженного). С учетом этих показателей проводится вычисление скорости ветра и перемещения газового потока.

Существует еще одна классификация, по которой анемометры подразделяются на 2 вида:

• Электронные – аппараты, где электроника делает все необходимые расчетные манипуляции. Они обладают высокой чувствительностью. Эти устройства (в первую очередь представители вращающейся группы) могут быть с выносным измерительным элементом, который имеет вид зонда. Ими удобно проводить измерения, поскольку результат сразу отображается на приборном экране. Зонд присоединен к аппарату с помощью эластичного провода. Устройства могут быть оснащены собственной памятью, в которой хранятся результаты измерений. При отображении данных могут быть указаны дата и время их фиксации. Наличие дополнительного функционала зависит от модели.
• Механические – приборы, где нужно самостоятельно вести учет оборотов и рассчитывать показатели с помощью формул.

Данной измерительной техникой фиксируются:

• скорость текущая;
• сильнейшие всплески порывов ветра;
• средние значения.

Как выбрать?

Выбирая прибор, необходимо четко понимать, для каких целей он нужен. Отталкиваясь от этого, следует уточнить ключевые технические характеристики разных вариантов, сравнить набор функций дорогостоящих и бюджетных моделей. Эту информацию можно найти в руководствах по эксплуатации.

В данном случае рекомендовано обратить внимание на такие основные параметры:

• предельная погрешность – величина возможной ошибки при замерах;
• измерительный диапазон – важный параметр, который выбирают с учетом условий запланированных измерений;
• приборная разрешающая способность – для аналоговых моделей является ценой деления, для цифровых – максимальным количеством цифр после запятой.

Ознакомившись с этим параметрами, стоит изучить дополнительный функционал.

На странице каталога компании «ЭКО-ИНТЕХ» вы найдете современные измерители расхода воздуха, скорости и направления ветра, потоков газа, отличающиеся высокой точностью и простотой применения.

Анемометр-это прибор для измерения…?

Анемометр, в отличие от других метеорологических приборов — термометра и барометра, пока не получил широкого распространения. Хотя многие знают, что приставка «метр» означает какое-то измерительное устройство. Но какую физическую величину оно измеряет, не каждый может объяснить. Сегодня мы постараемся разобраться для чего применяют этот экзотический прибор.

Назначение инструмента

Анемометр — это прибор для измерения скорости ветра, в переводе с древнегреческого, — «ветромер». Но греки здесь ни при чём, поскольку прибор был изобретён ирландским астрономом Джоном Робинсоном в середине XIX столетия. Цель изобретения состояла в определении силы, или выражаясь по-научному — скорости ветра. Сегодня он применяется в различных отраслях хозяйства:

• На метеорологических станциях, ведущих наблюдение за погодой, результаты которых выливаются иногда в штормовые предупреждения.
• В аэродромных службах обеспечения безопасности полётов.
• При эксплуатации вентиляционных систем и станций кондиционирования промышленных объектов, тоннелей метро.
• Для контроля вентиляции проходческих штреков, используемых в горных и угледобывающих отраслях.
• В строительной сфере. Вертушка, установленная на башенном кране, в случае превышения допустимой ветровой нагрузки предупреждает машиниста об опасности с помощью светозвукового сигнала.
• Работники аграрной отрасли применяют анемометр во время проведения опыления посевов удобрениями и средствами химической защиты растений.
• Используется в некоторых видах спорта, связанных с использованием силы ветра: парапланеризм, парусные регаты, гонки на буерах и так далее.

Принцип работы

Чтобы измерить скорость воздушного потока и представить её в удобном для пользователя виде, измерительный инструмент содержит три структурных блока:

1. Первичный (измеряющий) блок. С помощью воздушного потока создаётся возмущающее воздействие на тот или иной физический параметр (вращение, охлаждение нагретого тела, отражение ультразвука, лазерного излучения и некоторые другие).
2. Преобразователь. Изменяющийся физический параметр модулирует один из видов энергии: механическую, пневматическую, электрическую, электромагнитную и так далее.
3. Регистрирующее устройство. Результат отображается с помощью механического счётчика оборотов, шкалы со стрелкой, цифрового индикатора, дисплея.

Принцип действия измерительных датчиков определяет следующую классификацию анемометров:

• вращающиеся (чашечные, лопастные, спиральные);
• нагревательные (термические);
• ультразвуковые (акустические);
• оптические (лазерные, допплеровские);
• динамические или напорные (на основе трубки Пито-Прандтля);
• вихревые;
• поплавковые.

Чашечные анемометры

В качестве чувствительного органа служат 3 или 4 полусферических чашки, посаженных на ось с помощью соединительных спиц. Поток воздуха действует на чашки с разной силой (выпуклая часть обтекается, а вогнутая оказывает сопротивление), в результате система получает вращательный импульс.

Ручной механический анемометр оснащён несколькими чашками. Циферблат представляет собой счётчик оборотов с тремя шкалами: единицы, сотни и тысячи. Линейная скорость чашек не совпадает со скоростью воздушного потока. Коэффициент анемометра (величина, обратная отношению скоростей потока и чашек) находится в интервале от двух до трёх единиц. Кроме того, характеристика устройства — нелинейная. В связи с этим для использования прибора требуется градуировочный график и секундомер. Порядок измерения: фиксируют количество оборотов за некоторый временной интервал, по графику находят пройденное воздушным потоком расстояние и делят его на время измерения. Получается искомая скорость ветра, причём она является средней скоростью за этот промежуток времени. Диапазон измерения: 1–20 м/с.

Ручной индукционный анемометр имеет 3 чашки, что увеличивает крутящий элемент устройства и повышает быстроту отклика на изменение скорости ветра. Дополнительных графиков у этого прибора нет, и засекать время тоже не требуется, поскольку измерение производится в реальном масштабе времени. С увеличением скорости потока индукционная катушка закручивает подпружиненную шкалу, которая показывает мгновенную скорость потока. Область измерения находится в диапазоне от 0,2 до 30 м/с.

Лопастные

В этом приборе воздействие ветра воспринимается лопастной крыльчаткой. Принцип действия его аналогичен чашечному устройству. В связи с тем, что ось вращения крыльчатки параллельна воздушному потоку, механический счётчик ручного инструмента расположен в непосредственной близости от лопастей (сзади). Поэтому он является некоторой преградой на пути ветра, что ограничивает рабочий диапазон. Ручным лопастным анемометром можно измерять среднюю скорость ветра, не превышающую 5 м/с.

Цифровой лопастной анемометр не имеет механического счётчика оборотов, препятствующего движению воздуха, поэтому скорость потока, измеряемого девайсом, достигает 45 м/с. При этом лопастной датчик может быть встроенного или выносного исполнения. Допускается измерять среднюю, максимальную и минимальную скорость.

Ультразвуковые

Принцип действия основан на изменении скорости прохождения звуковых колебаний в движущейся воздушной среде. Если движущийся поток воздуха направлен навстречу источнику ультразвука, скорость последнего уменьшается. И наоборот, движущийся в одном направлении со звуком, поток увеличивает его скорость. Таким образом, контролируя время получения отражённого от воздушной среды ультразвукового импульса, удаётся определить скорость потока. Ультразвуковые устройства подключаются к блоку обработки метеоданных, результаты выводятся на персональный компьютер. Датчики различаются по количеству выполняемых измерений:

• Двухмерные. Измеряют направление потока и его скорость.
• Трёхмерные. Определяют 3 скоростных вектора.
• Термоанемометры (4-мерные). Такой анемометр — это прибор для измерения не только 3 скоростных компонента, но и температуры окружающего воздуха.

Отсутствие движущихся элементов позволяет акустическому устройству измерять скорость ветра до 60 м/с.

Тепловые или термические

Известно, что в жаркую погоду свежий ветерок приятно холодит кожу. И это не субъективные ощущения, а реальный факт. На этом принципе основано действие тепловых анемометров. Чувствительным элементом этого устройства служит нить из тугоплавкого материала, через которую пропускается электрический ток. Проводник нагревается до более высокой температуры, чем окружающая среда. Обдувающий воздух охлаждает проводник, в результате чего изменяется его сопротивление. Различают 3 схемы подключения датчика:

• с фиксированной величиной тока;
• с постоянным напряжением;
• термоконстантное подключение.

Такая конструкция используется в датчике массового расхода воздуха (ДМРВ), которым оснащаются все современные автомобильные двигатели.

Выбор недорогого анемометра

Людям, увлекающимся экстремальным отдыхом, иногда требуется мобильный метеопомошник. Не каждый захочет производить сложные манипуляции с письменными расчётами, чтобы определить скорость ветра. Современные цифровые устройства сделают это при нажатии всего лишь одной кнопки, таким и является спортивный анемометр SKYWATCH Xplorer 1. Девайс карманного формата с лопастным сенсором весит 50 г. Диапазон измерения: 0,5–42 м/с. Определяет текущую скорость ветра с фиксацией её максимального значения. Имеет подсветку экрана, работает от литиевой батарейки. Выдерживает кратковременное погружение в воду. Бренд производителя — швейцарская фирма JDC Electronic, цена около четырёх тысяч рублей.