Для чего нужен анемометр: Показания, принцип работы

Что означает слово «анемометр»?

Анемометр имеет другое название «ветрометр» и происходит от двух греческих слов – ἄνεμος (ветер) и μετρέω (измерять). Простым языком, он представляет собой прибор, измеряющий ветер. Создателем анемометра принято считать итальянского математика Леона Баттиста Альберти.

Прибор, придуманный им примерно в 1540 году, с того времени практически не изменился. В последующие столетия многие ученые, в том числе Роберт Гук, пытались разработать свои версии устройства, причем некоторым из них ошибочно приписывалась слава изобретателя.

Что такое анемометр и что им измеряют?
В 1846 году ирландский астроном Джон Робинсон значительно улучшил конструкцию анемометра с помощью четырех полусферических чашек и механических колес. Некоторые новые функции устройство приобрело в конце XX века. Благодаря Дереку Уэстону оно получило возможность определять направление ветра, а доктор Эндрюс Флитц разработал звуковой анемометр.

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.

анемометр это

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.

Основные виды

Первый анемометр, описанный в 1450 году, представлял из себя колеблющуюся от порывов ветра деревянную доску. Современные приборы гораздо точнее и проще в использовании.

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.

чашечный анемометр

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.

анемометр с крыльчаткой

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.

анемометр ультразвуковой

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.

анемометр тепловой

Важные для выбора анемометра технические характеристики

Очень важно грамотно подобрать прибор, параметры которого полностью соответствуют поставленным задачам. К примеру, если для проверки вентиляционной системы в производственном цеху с большим количеством вредных выделений в воздухе будет выбран анемометр с высокой погрешностью измерений (больше 5%), то в результате система вентиляции на производстве просто не справится с обеспечением безопасности здоровья людей (из-за неточного результата), что приведет к негативным последствиям.

Самой главной характеристикой является диапазон измерения скорости воздуха.

Гук чашечный анемометр

Если речь идет о конструировании систем кондиционирования, оптимальным вариантом станет прибор, рассчитанный на интервал от 0 до 10 м/с. На нашем сайте такие модели представлены термоанемометром стик-класса Testo 405-V1. Это прочный, надежный прибор, который отлично подойдет для использования бригадами, занимающимися монтажом и диагностикой климатической техники. Он способен измерять не только скорость, но и температуру потока. Кроме того, на экран можно вывести информацию о минимальных, средних и максимальных значениях этих параметров.

В тех случаях, когда анемометр необходим для проектирования систем вентиляции в производственных и офисных зданиях или крупных торговых центрах, рекомендуем остановить свой выбор на приборах, рассчитанных на измерения в диапазоне от 0 до 20 м/с. Например, анемометр Testo с крыльчаткой 417П или Testo 425.

Помимо прочего, анемометры измеряют и температуру воздуха. Одни модели могут фиксировать только плюсовую (от 0º до +50º С), как Testo 405-V1, а другие – и отрицательную (от -20º) Testo 425. Прибор, способный замерять минусовую температуру, больше подходит для строительных фирм, объекты которых находятся преимущественно в климатических зонах с жестким климатом.

Точность измерения — следующий немаловажный параметр, который определяет погрешность данных, полученных с помощью выбранной модели анемометра. Ее значение варьируется от 1,5% как у модели Testo с крыльчаткой 417П до 5% как у X-Line AeroTemp X00123. Инструмент с большей погрешностью рекомендуется использовать там, где погрешность не играет большой роли, например, в кайтинге (запуске больших воздушных змеев). Анемометры же с большой точностью используются на предприятиях для создания эффективной системы вентиляции.

прибор анемометр

Грамотный выбор анемометра – это очень ответственная задача, от которой зависит комфорт условий работы людей в офисах, на производстве и в цехах, а также качество работы климатической техники. В нашем магазине представлены наиболее популярные модели, среди которых найдется то, что нужно и новичку, и настоящему профессионалу.

Чтобы оформить заказ, позвоните по указанному на главной странице номеру. Менеджер предоставит подробную консультацию об особенностях выбранного прибора, а также расскажет о доставке товара и способах оплаты.

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.

поверка анемометра

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.

Лучшие бытовые анемометры

Далее представлен рейтинг лучших анемометров для использования в быту и на производстве.

Testo 410-2

Анемометр крыльчатого типа. Кроме основной функции замеряет влажность и температуру воздуха. Способен делать замер воздушного потока до 20 метров в секунду. Прибор имеет минимальную погрешность в 2 %. Пригоден для совершения замеров экспертными комиссиями, на что имеет официальную сертификацию. Преимущества:

  1. Работа в течение 60 часов на одной батарее.
  2. Функция замера температуры и влажности.
  3. Удобный экран с настраиваемой подсветкой.

Testo 410-2

Данная модель может использоваться на промышленных производствах. Не имеет выносного зонда. Все замеры необходимо производить на месте.

Testo 425

Анемометр теплового типа. Имеет выносной измерительный зонд и кабельное соединение. Очень чувствителен. Способен делать замеры скорости потока до 20 метров в секунду. Из преимуществ:

  1. Германское качество и точность.
  2. Отсутствие сложных настроек.
  3. Хорошо читающийся дисплей.

Testo 425

Этот прибор можно использовать для лабораторных и исследовательских работ.

АТТ-1021

Прибор чашечного типа. Относится к электронным устройствам. Способен вычислять влажность и температуру воздуха. Делает замер при максимальной скорости ветра в 35 метров в секунду. Из преимуществ:

  1. Быстрые расчеты.
  2. Встроенная память.
  3. Функция отключения при отсутствии ветра.

ATT 1021

Модель имеет простые настройки, способна сохранять в памяти 100 ближайших значений.

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:

  1. Сверлим сверлом по металлу в боку вращающейся части три дыры Ø 4 мм для крепежа чашек, ориентируясь на 3 дыры головки, крепящей внутренние узлы;
  2. 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;

    Материалы для самодельного анемометра
    Берем части видеоголовки, просверливаем в них отверстия и подготавливаем резиновые шайбы

  3. Лопастями послужат кружки из пластмассы со срезанными ручками, на месте которых просверлена дыра Ø 4 мм;

    Лопасти дял самодельного анемометра
    В качестве лопастей вполне подойдут самые обычные пластиковые кружки

  4. 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;

    Установка лопастей для самодельного анемометра
    Собираем узел зафиксировав кружки с помощью болтов

  5. 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;
  6. 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;
  7. Узлом крепления послужит небольшой кусок уголка, который мы закрепим к неподвижной части с помощью двух длинных болтов;
  8. Подключаем кабель. Удлиняем кабель датчика с помощью компьютерного кабеля. На снимке показан настольный вариант велокомпьютера, он медной проволокой прикручен к системе двигателя видеоголовки.

    Крепеж для самодельного анемометра
    Сверлим отверстия для уголка, дорабатываем его и крепим к конструкции

Источники

  • https://www.vseznaika.org/tehnika/chto-takoe-anemometr-i-chto-im-izmeryayut/
  • https://proinstrumentinfo.ru/anemometr-eto-pribor-dlya-izmereniya/
  • https://labinstruments.ru/stati/anemometr
  • https://www.vseinstrumenti.ru/instrument/izmeritelnyj/anemometry/articles/kak_vybrat/
  • https://GeoKlad.ru/infocentr/vetromer-eto.html
  • https://osensorax.ru/dvizhenie/anemometr-eto
  • https://prohlados.ru/ventilyatsiya/nezhilye/anemometr.html

[свернуть]
0 0 голоса
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомление о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x