Принцип работы чашечного анемометра

Принципиальные отличия крыльчатых и чашечных анемометров

Замеры скорости воздушных потоков могут потребоваться в разнообразных сферах деятельности: авиации, аттестации рабочих мест, сельском хозяйстве, горной добыче и т. д. Для точного определения этого показателя применяются специальные контрольно-измерительные приборы – анемометры, имеющие различные варианты исполнения.

Общие характеристики анемометров

Анемометр – прибор метеорологического контроля, предназначенный для определения скорости воздушных потоков (в частности, скорости ветра). Измеритель скорости потока воздуха может иметь различные модификации, наибольшее распространение получили крыльчатые и чашечные анемометры. В основе таких приборов лежит вертушка с чашечками или лопастями, которые приходят в движение под действием воздушного потока. Вертушка соединена с измерительным механизмом, и вращаясь вокруг своей оси, она подает необходимую информацию непосредственно в устройство. Анемометр считывает данные, анализирует их и выводит на дисплей полученные значения скорости.

Чаще всего анемометры задействуют на метеорологических станциях. Кроме этого контрольно-измерительные устройства используют на предприятиях и производствах, оборудованных системами промышленной вентиляции и кондиционирования. Также цифровой анемометр используют везде, где требуется измерение скорости воздушных потоков.

Предприятия горнодобывающей промышленности, объекты сельскохозяйственной отрасли, авиационные центры используют как цифровые, так и электронные приборы. Такие устройства, помимо мониторинга скорости ветра, способны измерять направление движения потоков, объемный расход, влажность, температуру (для этих целей предусмотрены термоанемометры), давление масс.

Анемометры чашечного типа

Чашечные анемометры – наиболее простые контрольно-измерительные приборы. Лопасти такого устройства имеют форму полусфер, которые захватывают потоки ветра и начинают вращаться под их действием. Измерение скорости с помощью чашечных анемометров производится лишь в одной плоскости, перпендикулярно оси прибора. В зависимости от числа оборотов и скорости вращения лопастей-чашек и формируется показатель скорости воздушных потоков. Анемометры чашечного типа были изобретены еще в 19 веке, но и сегодня они успешно применяются в разнообразных промышленных отраслях.

Особенности конструкции крыльчатого анемометра

Крыльчатый анемометр представляет собой усовершенствованную версию чашечного измерителя. Важное отличие крыльчатого анемометра от своего предшественника – форма детали, предназначенной для улавливания воздушных потоков. Лопасти образуют вентилятор, который начинает вращаться при контакте с ветром, определяя тем самым скорость потока.

Крыльчатый прибор может иметь внешнее сходство с флюгером – изменять свое положение в зависимости от характера ветра, поворачиваться вдоль потока. Лопасти, закрепленные на одном из концов анемометра, вращаются соответственно воздушному потоку. Таким образом, конструкция крыльчатого анемометра имеет значительное достоинство перед чашечными моделями – этот прибор, дополнительно к скорости воздушных потоков, определяет также направление движения ветра.

Измерение скорости воздушных потоков крыльчатыми и чашечными анемометрами

При измерениях показателей ветра важно учитывать его пространственную неоднородность и непостоянство по времени. Работа крыльчатых и чашечных анемометров отличается высокой точностью, но в условиях порывистого ветра конструктивные особенности приборов могут приводить к незначительным расхождениям в максимальных значениях. Крыльчатые анемометры в меньшей степени инерционны и более чувствительны к порывам ветра. Показания измерений в чашечных устройствах несколько сглаживаются за счет массы вертушки и большего периода подсчета импульсов.

Что такое анемометр назначение, типы и принцип работы

Анемометр — это прибор, который используется для определения скорости, интенсивности, амплитуды и направления воздушного потока. Приборы также используют для расчета как скорости газа, так и скорости в замкнутом потоке или неограниченных потоках, таких как атмосферный ветер. Анемометры бывают разных форм и размеров. Некоторые из них являются портативными или ручными моделями, а другие выступают, как часть метеорологических станций, которые устанавливаются и подключаются к конструкциям.

Таким образом, анемометры имеют широкое применение в нашей повседневной жизни. Для прогнозирования погоды — это важный инструмент. Метеостанции измеряют скорость ветра, которая помогает указывать на изменение метеорологических условий для метеорологов. Например, это может означать ураганы, бури и смерчи. Такая информация очень важна для инженеров, пилотов и климатологов.

Типы анемометров

Существует много типов анемометров для измерения скорости ветра. На самом деле, анемометры можно разделить на две категории, такие как портативные ручные анемометры и те, которые прикрепленные на метеостанциях. Портативные или ручные модели выполнены в виде цифровых анемометров. Давайте рассмотрим различные их типы:

Чашечный анемометр или вращающийся анемометр — он имеет чашки, размещенные на вертикальной оси. Из-за давления ветра на них чашки вращаются. Скорость ветра определяется по тому, насколько быстро вращаются чашки. Такие анемометры часто используются учебными заведениями, исследователями и метеорологами.
Анемометры горячей проволоки/теплового потока — они измеряют как скорость ветра, так и давление. В основном, используются для мониторинга и контроля систем отопления, вентиляции, а также для кондиционирования воздуха.
Ультразвуковые анемометры — это анемометры, которые имеют четыре датчика, сгруппированные в квадратную форму. Они излучают звуковые импульсы на пути к датчику на противоположной стороне. Импульсы прерываются, когда ветер проходит быстрее. В конструкции ультразвукового анемометра нет движущихся частей, и он может обнаружить даже незначительные сдвиги ветра.
Анемометры с трубкой Пито — измеряют давление ветра, которое затем превращается в показатели скорости ветра. В этом типе анемометров трубка Пито взвешивает давление воздуха, поступающего, а статическая труба измеряет статическое давление в потоке ветра. Скорость воздуха затем вычисляется измерителем, используя уравнение Бернулли.
Анемометр ветряка — он измеряет как скорость ветра, так и направление. На лицевой стороне устройства есть пропеллер, а на задней стороне — большой хвост. Он не имеет никакого измерителя скорости ветра, но то, насколько быстро вращается винт, указывает на скорость ветра.
Лазерная допплерография — это анемометр использует концепцию эффекта Доплера для определения потока воздуха, что движется. В нем используется луч света, который далее расщепляется на два луча. Дальнейшая скорость определяется путем вычисления количества света, отраженного частицами воздуха, что движется. В основном он используется в высокотехнологичных реактивных двигателях и в гидрологии рек.

В основном ручные анемометры имеют прочный водонепроницаемый корпус для работы в сложных полевых условиях. Некоторые модели имеют дополнительные функции, возможность изменения различных единиц измерения скорости ветра и подключения к ПК или смартфонам через Bluetooth или USB.

Принцип работы анемометра

Скорость ветра обычно измеряется чашевидным анемометром, который состоит из трех или четырех чашек, конической или полусферической формы, установленных симметрично относительно вертикального шпинделя. Ветер, дующий в чашки, приводит к вращению шпинделя. В стандартных приборах конструкция чашек такова, что скорость вращения пропорциональна скорости ветра до достаточно близкого приближения. С периодичностью не более пяти лет анемометры калибруют в аэродинамической трубе для выявления каких-либо отклонений во взаимосвязи между вращением шпинделя и скоростью ветра, определенными производителем. К измеренной скорости ветра применяются калибровочные поправки.

Направление ветра измеряется лопаточным анемометром, который еще называют ветряными мельницами. Лопастные анемометры подобные чашечным анемометрам, за исключением того, что они используют массив турбинных лопастей вместо вращающихся чашек. Направление, в котором дует ветер, должен быть направлен к лопаточному анемометру. Часто они используют лопатку напротив гребного винта, чтобы повернуться в сторону ветра.

Там, где измерения ветра проводится в экстремальных погодных условиях, например, на вершинах гор, используются ультразвуковые анемометры, которые не имеют движущихся частей. Прибор измеряет скорость звуковых сигналов, которые передаются между двумя датчиками, измерения из двух пар датчиков можно объединить, чтобы получить оценку скорости и направления ветра. Искажение воздушного потока конструкцией, что поддерживают преобразователи, является проблемой, которую можно минимизировать, применив коррекции на основе калибровки в аэродинамической трубе.

Как выбрать анемометр?

Каждый тип анемометра работает по-разному и, возможно, лучше разработан для определенного использования, чем другие. Например, если вы ищете портативный ручной датчик скорости ветра, вы можете рассмотреть лопаточный анемометр или анемометр с горячим проводом. Анемометр с чашкой, возможно, слишком громоздкий для переноски.

Некоторые анемометры легко транспортировать везде, куда вы идете. Другие входят в состав беспроводных метеорологических станций, которые можно установить у себя на заднем дворе и снимать показания в помещении. Кроме того, некоторые ручные анемометры просты в использовании, легкие, а другие имеют длинные монтажные кабели. Некоторые устройства идеально подходят для установки или ремонта систем вентиляции и кондиционирования воздуха. В отличие от них, другие, например, измерители скорости воздуха с горячим проводом, идеально подходят для измерения потока воздуха с двери или окна, которые могут проникнуть через отверстие.

Качество устройства. Существует несколько различных типов анемометров, но не все они соответствуют вашим потребностям. Вам нужно выбрать тип анемометра в соответствии с вашими потребностями и условиями применения. Может ли он реагировать на незначительные изменения скорости воздуха? Срок гарантийного обслуживания? Насколько этот бренд заслуживает доверия?

Точность измерения. Точность особенно важна для этого устройства. Перед принятием решения о покупке Вам нужно будет ознакомиться с инструкциями, отзывами и деталями о стандартах работы.

Стоимость измерителя. Вы сначала должны решить, какое устройство будет наиболее подходящим. Ручные анемометры можно транспортировать и получать мгновенные результаты измерения. В зависимости от особенностей и наличия дополнительных функций стоимость может меняться, поэтому учитывайте цену в соответствии с вашими потребностями.

Выберите устройство, которое лучше всего соответствует вашему бюджету и имеет превосходное качество. Найти анемометр, который соответствует вашим потребностям, может быть сложно, но интернет-маркет SIMVOLT предлагает анемометры для любого бюджета, а квалифицированные менеджеры компании помогут окончательно определиться с моделью анемометра.

Анемометр чашечный: принцип действия, лучшие модели

Анемометр — это прибор для измерения скорости ветра, в переводе с древнегреческого, — «ветромер». Но греки здесь ни при чем, поскольку прибор был изобретен ирландским астрономом Джоном Робинсоном в середине XIX столетия. Цель изобретения состояла в определении силы, или выражаясь по-научному — скорости ветра.

Для чего предназначен прибор. Сферы применения

Анемометр – устройство, которое измеряет скорость и направление потока ветра, газа и других жидкостей.

Анемометр чашечный – самый первый, распространённый и удобный вид механических анемометров. Различают ручной или индукционный (электронный) типы устройств.

Прибор имеет широкое применение в:

метеорологии – используется специалистами в повседневной практике;

строительстве – устанавливают на подъёмные краны для контроля сильных порывов ветра;

промышленности – контролируют эффективность, производительность установок различного назначения, систем кондиционирования, вентиляции, отопления, туннелей и шахт;

различных видах спорта – чаще всего применяется в парусном спорте, а также в спортивной стрельбе: из лука и арбалета, огнестрельного и пневматического оружия;

сельском хозяйстве – во время обработки растений химическими препаратами;

авиации – устанавливается в аэропортах для измерения воздушных потоков и проверки состояния авиационных двигателей.

Кроме этого, с их помощью производят контроль соответствующих норм на рабочих местах, комфортных условий в офисах, на предприятиях и особенно заводах, где минимальное отклонение от нормы чревато серьёзными последствиями.

Основной принцип действия

Принцип работы чашечного анемометра:

Ветер воздействует на ось с 3 или 4 чашками (полусферами), происходит вращение и запускается механизм подсчета числа оборотов.

Результат отображается на счетчике, шкале циферблата или дисплее (в зависимости от вида и модификации устройства).

Полученное число делят на коэффициент прибора (2 или 3).

При использовании ручного чашечного анемометра следует придерживаться инструкции: засекают длительность времени измерения, а также подсчитывают количество оборотов оси, после чего – на графике отмечают расстояние, пройденное потоками воздуха. Конечный результат – это указанное расстояние делённое на время его измерения.

Что касается индукционного (электронного) – дополнительные подсчеты и графики не нужны, так как инструмент оснащён электронным тахометром и на счетчике, или дисплее, автоматически отображается искомая скорость ветра.

Прибор измеряет мгновенную скорость, а также среднее значение потока воздуха, по перпендикулярной направленности последнего относительно оси вращения. Главное преимущество чашечного устройства – датчик фиксирует скорость без надобности подстраиваться под воздушный поток, так как работает в любом направлении. Большинство индукционных моделей измеряют ещё и температуру воздуха.

Функциональные ограничения:

ручной инструмент не рассчитан на порывы ветра ниже 1 м/с;

измеряет скорость в диапазоне от 1 до 20 м/с – в ручном чашечном анемометре и до 50 м/с – в электронных моделях;

рабочие температуры — от -20°C до 50°C;

в большинстве случаев не определяет направление воздушного потока, а исключительно его скорость. Для возможности определения этого фактора в комплект поставки должен входить флюгерный директор.

Тепловой анемометр [ править | править код ]

Датчик лабораторного теплового анемометра

Принцип работы таких анемометров, часто называемых термоанемометрами, основан на увеличении теплопотерь нагретого тела при увеличении скорости обдувающего более холодного газа — изменение числа Нуссельта.

Это явление всем знакомо, известно, что при неизменной температуре в ветреную погоду ощущение холода сильнее при большей скорости ветра.

Конструктивно представляет собой открытую тонкую металлическую проволоку (нить накаливания), нагреваемую выше температуры среды электрическим током. Проволока изготавливается из металла с положительным температурным коэффициентом сопротивления — из вольфрама, нихрома, платины, серебра и т. п.)

Сопротивление нити изменяется от изменений температуры, таким образом по сопротивлению можно измерить температуру. Температура определённым образом зависит от скорости ветра, плотности воздуха, его влажности.

Проволока термодатчика включается в электронную схему. В зависимости от метода включения датчика различают приборы с стабилизацией тока проволоки, стабилизацией напряжения и с термостатированием проволоки. В первых двух методах характеристикой скорости является температура проволоки, в последнем — мощность, необходимая для термостабилизации.

Термоанемометры широко используется практически во всех современных автомобилях в качестве датчика массового расхода воздуха (ДМРВ).

Недостатки термоанемометров — низкая механическая прочность, так как применяемая проволока очень тонкая, другой недостаток — нарушение калибровки из-за загрязнения и окисления горячей проволоки, но, так как они практически безынерционны, широко применяются в аэродинамических экспериментах для измерения локальной турбулентности и пульсаций потока.

Из чего состоит чашечный анемометр

Строение ручного чашечного анемометра рассмотрим на примере модели МС 13. Состоит из следующих частей:

Ветроприемник: лопасти в виде чашек, количество которых 4. Они расположены в одном направлении, симметрично насажены на крестообразные проволочные спицы, которые служат креплением для оси, а также защитой от повреждений всего элемента прибора.

Ось, которая является ротором.

Циферблат, содержащий три шкалы: единиц, сотен и тысяч.

Винт – находится внизу устройства для удобства крепления на опору или шест.

Особенности конструкции крыльчатого анемометра

Правила пользования прибором

Пользуются устройством подобным образом: закрепленный на шест прибор поднимают вверх, ориентируя его по ветру. По истечении десяти минут снимают показания. Анемометры с механикой сверяют с поверкой, которая прилагается к устройствам, а индукционные показывает скорость воздушного потока (в метрах на секунду) на циферблате.

Как выбрать

При выборе той или иной модели в первую очередь нужно выяснить с какой целью будет использоваться прибор и в каких условиях.

Необходимо учесть все факторы, чтобы устройство оптимально подходило для решения поставленной перед ним задачи. Очень важно обратить внимание на:

технические характеристики (особенно – в каком диапазоне производится измерения скорости воздушного потока);

критерии точности;

гарантийные случаи;

конструкцию корпуса (отдельно – диаметр чашек);

прочность материалов;

комплектацию прибора.

Преимуществом инструмента будет наличие вспомогательных функций, которые могут понадобиться при измерении, сборе или обработки данных замеров. Опция выбора единиц измерения – немаловажный фактор, который встречается далеко не в каждом анемометре.

Видео: Анемометр МС-13

См. также [ править | править код ]

Анеморумбограф
Шкала Бофорта

Литература [ править | править код ]

Анемология // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
Воейков А. И. Ветер // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Производители анемометра

Сегмент бюджетных недорогих моделей представляет в основном отечественная продукция. Такие модели можно найти в линейках «Мегеон» и «Калибр». Более солидные по функционалу и надежности модификации предлагают именитые бренды Geo-Fennel, ADA и Testo. Это высококачественные аппараты от разработчиков, которые специализируются на выпуске измерительной техники. В частности, анемометр Testo уже в моделях начального уровня позволяет измерять не только скорость и температуру воздушных потоков, но и влажность. Кроме того, данная компания занимается разработкой модификаций, специально рассчитанных на применение в системах вентиляции и воздуховодах.

Смотреть галерею

Монтаж

Устанавливаем устройство на высокий шест на крышу дома. Рассчитываем, что и в какой последовательности мы будем делать, готовим материалы и инструменты. Модно сделать наметку без устройства, а после его установить. Проводим кабель в дом и включаем прибор. Как он работает можно посмотреть в видео материале.

Таким образом, мы знаем, как сделать анемометр своими руками и что для этого нужно. Неважно, для чего прибор служит – для вентиляции, измерения скорости или температуры. Неважно, каким он является – стационарным, миниатюрным или индукционным. Одно можно сказать точно – он приносит людям пользу.