Что такое анемометр и что им измеряют? – Сайт для Всезнаек и Почемучек
Про анемометр слышал практически каждый. Прибор активно используется на метеорологических станциях и является незаменимым при измерении скорости передвижения газов в различных промышленных системах, например в вентиляционных.
Но если сущность его «родственника» – флюгера – известна многим, то принцип работы и назначение анемометра порой вызывает много вопросов. Что это за устройство? Что оно измеряет и как функционирует? Попробуем разобраться.
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.
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.
Что такое анемометр?
В современном значении под анемометром понимают устройство, позволяющее произвести измерения скорости ветра или движения газов. Сфера его применения охватывает любые места, где существует необходимость в определении темпа передвижения воздушных потоков.
Помимо метеорологических станций, прибор используется на аэродромах, вертолетных площадках, в аэроклубах и организациях, предоставляющих возможность совершить полет на дельтапланах.
Нелишним анемометр бывает на спасательных вышках и парусных судах, для которых сильный ветер в 7 баллов уже представляет большую опасность.
Как говорилось выше, анемометр измеряет скорость движения воздушных потоков, однако в зависимости от модели приборы способны выполнять и ряд других функций – определять направление ветра, высчитывать атмосферное давление, температуру, объемный расход и влажность воздуха.
По сути, такое устройство становится портативной метеорологической станцией, удобной в использовании и транспортировке. Во время измерений оно считывает необходимую информацию, проводит анализ и выдает полученные значения на дисплей.
Какие бывают анемометры?
В зависимости от конструкции и принципа действия анемометры разделяют на механические и электронные. К первым относят чашечные и крыльчатые приборы. Чашечный анемометр имеет наибольшее распространение и представляет собой ротор, на который симметрично насажены полусферические чашки.
Под действием ветра ротор вращается на вертикальной оси, а механический счетчик записывает количество оборотов чашек за определенное время. В крыльчатом анемометре установлено миниатюрное ветровое колесо, вращение которого передается на стрелку механического счетчика.
Его используют преимущественно в трубопроводах и вентиляционных системах для расчета расхода воздуха.
Тепловой анемометр относится к электронным приборам и работает посредством электронной схемы, в которую включается проволока термодатчика.
Суть функционирования прибора заключается в нагреве нити накаливания с последующим измерением ее сопротивления в зависимости от окружающей температуры.
Более совершенным является другое электронное устройство – ультразвуковой анемометр. Он измеряет скорость воздушных потоков на основании замеров скорости звуков, меняющихся согласно направлению ветра. Некоторые его модели совмещают в себе функции манометра и гигрометра.
Источник: http://www.vseznaika.org/tehnika/chto-takoe-anemometr-i-chto-im-izmeryayut/
Прибор для измерения скорости ветра (анемометр): виды, инструкции. Анемометр крыльчатый :
К метеорологическим устройствам относится прибор для измерения скорости ветра, который называется анемометр. В переводе с древнегреческого определение буквально означает «ветромер». Несмотря на название, прибор был изобретен лишь в 19 веке. Его изобрел астроном из Ирландии Джон Робинсон для определения скорости ветра.
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.
Устройство и принцип работы
Анемометр позволяет провести измерение скорости и направление ветра. Он улавливает скорость воздушного потока, после чего обрабатывает полученную информацию и передает на регистрирующее устройство.
Основными узлами конструкции являются всего три блока:
- Блок, непосредственно измеряющий скорость воздушного покоя. Если говорить точнее, то прибор улавливает возмущение воздушных масс, которое образуется в результате движения потока воздуха.
- Преобразователь, который служит для преобразования воздушных возмещений в физический параметр.
- Регистрирующее устройство, которое принимает сигнал от преобразователя.
Образуется своеобразная цепочка, на каждом из этапов которой свою роль выполняет отдельный блок.
Разнообразие моделей
В зависимости от принципа действия, прибор для измерения скорости ветра изготавливается в трех вариантах:
- Механический. За счет движения воздуха в них происходит вращение отдельных элементов. В данную категорию относится анемометр чашечный и крыльчатый (или лопастной). Они отличаются между собой конструкцией элемента, который воспринимает потоки воздуха.
- Нагревательные (или тепловые). В их конструкцию входит нагревательный элемент (обычно это простая накаливаемая проволока). Под воздействием движущихся воздушных масс данный элемент остывает. Прибор определяет степень снижения температуры.
- Ультразвуковые, которые измеряют скорость движения звука. Звук, проходя сквозь движущийся газ, обладает различной скоростью. Если он движется навстречу ветру, то его скорость будет ниже. И наоборот, при движении в одну сторону с ветром, его скорость будет выше, чем в неподвижном воздухе.
Классификация
Прибор для измерения скорости ветра в своей структуре имеет датчик, который контактирует непосредственно с воздушным потоком. В зависимости от вида данного датчика выделяют следующие типы анемометров:
- Вращающиеся, в которых отдельные элементы конструкции начинают вращаться под воздействием скорости ветра.
- Ультразвуковые, которые по-другому называют акустическими.
- Нагревательные, их еще называют термическими.
- Оптические, которые в свою очередь делятся на лазерные и допплеровские.
- Динамические, чей принцип работы основан на базе трубки Пито-Прандтля.
Это список приборов, которые можно встретить в настоящее время.
Анемометр крыльчатый
Данный прибор способен определить скорость движения воздуха, которая находится в интервале от 0,5 до 45 м/с. Кроме того, данное устройство позволяет измерять температуру, которая находится в пределах от минус 50 до плюс 100 градусов.
Конструкция анемометра такова, что ветер воспринимается лопастной крыльчаткой. Это небольшое легкое колесико, которое от механических воздействий защищается металлическим кольцом. Принцип его работы напоминает вентилятор или мельницу. Под действием ветра крыльчатка начинает вращаться. По системе зубчатых колес ее вращение передается на стрелки счетного механизма.
Анемометр ручной устроен так, что счетный механизм расположен рядом с крыльчаткой. За счет этого создается преграда для ветра, тем самым рабочий диапазон ограничивается. Подобные приборы могут измерять скорость ветра, которая не превышает 5 м/с. Данные устройства подходят для измерения потока воздуха в вентиляционных шахтах, трубопроводах, воздуховодах и так далее.
Анемометр крыльчатый цифровой устроен таким образом, что датчик встроен внутрь прибора или является выносным. Благодаря такой конструкции никакой преграды для ветра нет. Поэтому прибор измеряет поток, скорость которого может достигать 45 м/с.
Приборы чашечного типа
Анемометр чашечный способен производить измерения только в плоскости, которая расположена перпендикулярно оси вращения. Конструкция прибора представляет собой 4 чашки в форме полусфер, которые одеты на симметричные крестообразные спицы ротора.
Появились первые варианты данного устройства еще в 1846 году. Их создателем является Джон Робинсон. Название он получил благодаря внешнему сходству лопастей с чашкой.
Доктор предполагал, что на вращение чашек не оказывают влияние их размер. По его мнению, скорость вращения чашек в три раза меньше, нежели скорость движения ветра. Позднее эту теорию опровергли.
Было доказано, что прибор обладает коэффициентом, который находится в пределах от 2 до 3,5.
В 1926 году Джон Паттерсон предложил ротор с тремя чашками. Им было замечено, что максимальный вращающий момент чашек достигается при их повороте на угол 45 градусов в отношении движения ветра.
В начале девяностых прошлого века Дерек Вестон усовершенствовал чашечный прибор для измерения скорости ветра. Его доработки позволили измерить дополнительно направление движения ветра. Достиг он этого простым способом – на одну из чашек установил флажок. При вращении флажок пол оборота движется по ветру, а вторую – против.
Чашечные ручные приборы подсчитывают количество оборотов, совершенных за отведенный промежуток времени. В улучшенных анемометрах ротор связывается с тахометрами различных видов. Данные приборы способны показать мгновенно скорость ветра и его изменение в реальном времени. Интервал измерения – от 0,2 до 30 м/с.
Тепловые приборы
Принцип работы подобных анемометров заключается в определении электрического сопротивления проволоки. Данное значение изменяется в зависимости от температуры, которая снижается за счет движущегося потока воздуха. Это подобно тому, как в солнечный жаркий день ветерок холодит кожу.
Конструкция анемометра представляет собой металлическую нить накаливания (из платины, нихрома, серебра, вольфрама и других металлов), которая разогревается электрическим током до температуры, превышающей температуру окружающей среды.
У приборов данного типа имеется один существенный недостаток – низкая прочность при механических воздействиях.
Ультразвуковые анемометры
Принцип работы данных приборов основан на определении скорости прохождения звука в движущемся воздушном потоке. Именно поэтому данный анемометр еще называют акустическим.
При движении звука в одном направлении с воздухом его скорость увеличивается. При движении навстречу ветру скорость звука уменьшается. Благодаря этому измеряется время получения ультразвукового импульса.
Устройство подключается к компьютеру для обработки полученных данных.
Датчик может выполнять несколько функций. В зависимости от их количества, можно выделить несколько видов датчиков:
- Двухмерные, которые способны определить скорость и направление ветра.
- Трехмерные, которые определяют все три компонента вектора скорости ветра.
- Четырехмерные, которые в дополнение к показателям предыдущего вида могут измерять температуру воздуха.
Ультразвуковые приборы измеряют скорость ветра до 60 м/с.
Источник: https://www.syl.ru/article/306376/pribor-dlya-izmereniya-skorosti-vetra-anemometr-vidyi-instruktsii-anemometr-kryilchatyiy
Анемометр — использование, назначение прибора и основные типы устройств (145 фото)
Для обеспечения нормальных условий работы и жизнедеятельности в производственных и жилых помещениях нужно производить регулярные замеры основных параметров среды.
Не является исключением и оценка движения воздуха. Для этих целей применяют приборы, которые называются анемометрами. В чем их особенности и принцип использования, будет рассказано ниже.
Назначение и основные типы
Анемометр представляет собой прибор, который производит замеры скорости движения воздушных потоков в среде и демонстрирует полученные результаты на шкале или экране.
Данное приспособление может применяться в производственных помещениях, на метеостанциях, жилых комплексах с установленными системами кондиционирования и вентилирования воздуха.
В продаже представлено множество аппаратов, которые можно рассмотреть фото анемометра. В некоторых случаях они могут считывать даже температуру. Но при желании простейшая конструкция изготавливается и собственными руками.
Аналоговые приборы
Они считаются более точными, имеют шкалу с делениями и заданным уровнем погрешности. Величина отклонения считанных данных от фактических определяется точностью зрительного восприятия оператором положения стрелки на шкале.
При этом подбираемое оборудование должно соответствовать цели использования. С учетом этого фактора подбирается подходящая модель с требуемой величиной деления на шкале.
Цифровые модели
Электронные анемометры предполагают использование технологии преобразования аналоговых сигналов, поступающих из внешней среды, в цифровые, которые выводятся на жидкокристаллический экран.
В процессе преобразования могут возникать разнообразные отклонения, проявляющиеся в виде погрешности замеров. В зависимости от моделей предусматривается возможность занесения данных в память и подключения к компьютеру.
Разновидности устройств
Для измерения параметров движения воздушных потоков могут применяться разнообразные по конструкции виды анемометров. Каждый из них имеет свои особенности, преимущества и возможности использования в конкретных условиях.
Крыльчатая конструкция
В таком приборе существует особая деталь – крыльчатка в виде лопастей или вентилятора. Она установлена в защитном кольце. Существуют модели, в которых лопасти имеют жесткое крепление к измерительной части или соединение при помощи гибкого привода.
Крыльчатый анемометр действует следующим образом. При попадании воздушных масс на «вентилятор» меняется скорость, с которой вращаются лопасти.
Зубчатый механизм приводится в работу, что заставляет функционировать счетный механизм. Одновременно существует возможность определения и направления ветра.
Применяются для измерения скорости от 0,1 м/с.
Чашечные модели
Это более простое устройство, в котором в качестве крыльчатки используется другая конструкция – вертушка с полушариями. Их может быть два или четыре. При появлении ветра увеличивается давление на поверхность внутри чашечек. Его величина больше давления на внешнюю поверхность.
Анемометр чашечный запускается — чашечки начинают вращаться. Лопасти подсоединены к измерительной части. В результате появляется возможность считать полученный результат.
Термоанемометр
Это акустическая модель, принцип действия которой основан на измерении звуковой скорости. Скорость звука измеряется с учетом изменения направления ветра.
Звуковая информация в электронно-цифровом блоке преобразуется в сигнал, который и используется в оценке скорости. Рассматриваемый акустический термодатчик является электронным и имеет возможность измерить еще и температуру.
Как правильно выбирать
Анемометры выбираются в соответствии с целями использования. Наиболее важным параметром является предел замеров скорости. Для обустройства систем кондиционирования подойдет агрегат с расчетным интервалом 0-10 м/сек., а вот в процессе проектирования вентиляционных систем на производстве и на крупных торговых площадях не обойтись без анемометра с диапазоном 0-20 м/сек.
Рассматривая каталог цифровых анемометров, особое место среди них занимают модели с возможностью замера температуры. В теплых регионах и зонах со щадящим климатом можно применять оборудование, фиксирующее положительные температуры. А в районах с суровым климатом потребуются аппараты, замеряющие параметры от -20 градусов.
Размер также имеет немалое значение. Например, для замеров в вентиляционной решетке предпочтение отдается устройствам крыльчатого типа с крупным, до 10 см, диаметром на лопастях. А для пользования в воздуховоде потребуются более компактные модели с диаметром не более 2,5 см. Они полезны при замерах небольших по скорости потоков.
Особенности пользования
Правильно производить расчеты поможет инструкция для анемометра. Прибор можно закрепить на шест нужной длины, после чего поднять на высоту, ориентируя положения по ветру. После 10-минутного замера данные считываются.
Для аналоговых моделей требуется соотношение с поверкой. По цифровым устройствам необходимо взять информацию с табло.
Аналогично получают данные по замерам в системах вентилирования и кондиционирования. Прибор нужно разместить в требуемом месте системы и произвести измерения скорости воздушных потоков.
Анемометр является полезным и информативным прибором, позволяющим обеспечить соответствие условий в различных помещениях и на открытых участках нормативным значениям. Устройство просто в использовании, точность данных достаточно высока.
Фото анемометра
Источник: http://zdesinstrument.ru/anemometr/
Анемометр: виды, принцип работы, изготовление своими руками
Анемометром называют прибор, показывающий скорость, с которой движутся воздушные потоки. На сегодняшний день этот прибор в состоянии определять еще и их температуру. Приборы выпускаются промышленностью, но простейшие можно изготовить и самому. Существующие основные виды: анемометр крыльчатый, чашечный и термоанемометр.
Встречаются и другие разновидности данного прибора, но они используются мало и в довольно специфических отраслях.
Вид прибора, называемый крыльчатым
Рассматриваемый ручной анемометр с крыльчаткой порой называют лопастным или вентиляционным, по основной детали, которая похожа на вентилятор. Воздушные массы, попадая на крыльчатку, меняют скорость вращения лопастей.
Этим устройством измеряют скорость движения воздуха в трубопроводах и в системах вентиляции. На рисунках показана схема анемометра разных видов.
Ветер, попадая на крыльчатку (рисунок «а» №1), приводит в движение зубчатые, которые в свою очередь заставляют работать счетный механизм (рисунок «а» №2).
Иногда устройство сравнивают с флюгером, по принципу его работы. Прибор показывает не только скорость ветра, с которой вращается крыльчатка, но и само направление воздушного потока. Это качество, несомненно, является плюсом данного вида анемометра.
Чашечное устройство
Прибор, называемый чашечным ручным анемометром, появился раньше других видов этих приборов. Отличается простотой устройства. Название он получил по виду лопастей крыльчатки, которые напоминают чайные чашки. По скорости их вращения определяется скорость воздушных потоков.
Крыльчатка (рисунок «б» № 1) состоит из четырех лопастей, смотрящих в одну сторону. Счетчик (рисунок «б» №2) спрятан в корпус из пластмассы.
Крыльчатку держит ось из металла, связанная нижним концом со счетчиком. Дужки из крепкой проволоки (рисунок «б» № 3) защищают крыльчатку от механической деформации.
Термоанемометр
Термоанемометр сочетает в себе функции двух устройств
Принцип работы термоанемометра такой же, как и у всех акустических приборов – он измеряет скорость звука, а затем на основании этих данных передает информацию о скорости ветра.
Данным прибор является электронным и используется чаще двух первых, к тому же он, работая по принципу акустического термодатчика, показывает температуру воздуха. Это ультразвуковой анемометр и его конструкция достаточно сложна. Поэтому его применяют для контроля микроклимата на рабочих местах в различных промышленных отраслях.
В продаже существует много разновидностей портативных цифровых термоанемометров – анемометр тесто и проч.
Кроме трех вышеописанных, выпускается так называемый анемометр ручной индукционный «АРИ-49». В него вмонтирован электрический счетчик (рисунок «в»).
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.
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
Настройка
Настраивать анемометр лучше по показаниям стандартного. Но за неимением такового можно применить следующий способ. Укрепив прибор к деревянной ручке при движении автомобиля в штиль сверить показания устройства со спидометром машины. Подобрав значение радиуса колеса в миллиметрах, настраиваем прибор.
Подключив установленный вертикально анемометр к велокомпьютеру получаем результаты измерений
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.
Источник: https://prohlados.ru/ventilyatsiya/nezhilye/anemometr.html
Анемометр – прибор для определения скорости и направления движения потока
АНЕМОМЕТР – это прибор для измерения скорости потоков и направления движения воздуха, газов и жидкостей. Это касается как ограниченных потоков, например движения воздуха в воздуховодах, так и неограниченных потоков, например атмосферного ветра.
Анемометры прежде всего предназначены для метеорологии, ведь изменение таких параметров, как скорость и направление ветра, указывают нам на изменения погодных условий, предупреждают о приближении грозы, шторма, других опасных природных явлений, что очень важно для пилотов, моряков, инженеров, да и для всех нас.
Как правило, это легкие портативные приборы, удобные в использовании даже в сложных полевых условиях.
Принцип работы анемометра заключается в выявлении изменения некоторого физического свойства потока, или в действии этого потока на механическое устройство, помещенное в поток.
При этом анемометр может измерять полную величину скорости, величину скорости в плоскости, или компоненту скорости в определенном направлении.
Кроме того, современные анемометры в зависимости от модели могут измерять направление ветра, объемный расход воздуха, влажность, температуру, давление. Таким образом, анемометры превращаются в портативные метеостанции.
Типы анемометров
В зависимости от способа измерения и типа приемного устройства, анемометры разделяют на ряд типов: [5]:
Вращательные (крыльчатные, чашечные)
Тепловые
Вихревые
Динамометрические (с трубками Пито)
Ультразвуковые (акустические)
Оптические (лазерные допплеровские)
Наиболее распространенными являются вращательные анемометры, отличающиеся типом принимающего устройства (чашка или крыльчатка).
В чашечных анемометрах чувствительным элементом является крестовина с четырьмя металлическими чашками полусферической формы, закрепленными на оси.
Если это устройство попадает в поток, то давление воздуха на внутреннюю поверхность чашки превышает давление на ее внешнюю поверхность, вследствие чего возникает вращение лопасти. Ось лопасти присоединена к измерительному механизму, который подсчитывает количество оборотов за определенный промежуток времени.
Таким образом, чашечные анемометры проводят измерение скорости потока в плоскости, перпендикулярной к оси вращения чашек, мгновенную или усредненную в некотором промежутке времени.
Чашечные анемометры в основном используются в метеорологии для измерений на открытых участках, поскольку характеризуются определенной устойчивостью к турбулентным потокам. Диапазон измерения чашечных анемометров составляет от 1 до 50 м/с.
Крыльчатные анемометры используют для измерения скоростей потоков в трубах, вентиляционных шахтах и каналах, в системах кондиционирования, то есть в случаях, когда имеем дело с постоянным направлением движения потока. Эти анемометры более чувствительны и способны измерять скорости от 0,1 м/с.
Принимающее устройство сделано в виде крыльчатки, которая приводится в движение потоком газа. Крыльчатка прикреплена к трубчатой оси, которая в свою очередь присоединена к механизму подсчета оборотов за определенный промежуток времени.
В простых моделях крыльчатка жестко присоединена к измерительному блоку, в более дорогих – с помощью гибкого соединения для измерений в труднодоступных местах.
Менее распространены, однако очень высокоточные тепловые анемометри. В основном, они используются для измерения скоростей медленных потоков, характеризуются низкой инерционностью, однако требуют постоянного калибровки.
Принцип работы теплового анемометра заключается в измерении температуры пластины или нити накаливания, на которую дует ветер. В зависимости от скорости ветра, необходима различная энергия для того, чтобы поддерживать температуру нити постоянной.
То есть по температуре пластины можно определить скорость ветра.
Измерение скорости потока воздуха можно проводить также путем определения давления воздуха внутри стеклянной Г-образной трубки, закрытой с одного конца. Она называется трубкой Пито, по имени ее изобретателя.
Скорость движения воздуха вычисляется путем сравнения избыточного давления воздуха внутри трубки и снаружи. Применяется для определения относительной скорости и объемного расхода в газоходах и вентиляционных системах.
Это так называемые динамометрические анемометры.
Принцип работы ультразвукового анемометра основывается на измерении скорости звука между передатчиком и приемником в зависимости от скорости ветра. Это высокоточные современные анемометры, предназначены также для измерений направления ветра.
Различают двухмерные и трехмерные ультразвуковые анемометры. Двухмерный анемометр может измерять скорость и направление только горизонтальных потоков воздуха. Трехмерный анемометр способен проводить измерения трех компонент направления движения потока.
Кроме того, ультразвуковой анемометр может измерять еще и температуру воздуха ультразвуковым методом.
Инженеры Aerospace и физики часто используют лазерные доплеровские анемометры. Этот тип анемометров работает по принципу зависимости частоты света отраженного или рассеянного подвижным объектом (эффект Доплера), от скорости этого объекта.
Это метод бесконтактного измерения скорости потока газообразных, жидких и твердых сред, содержащих светорассеивающие неоднородности, т.е. скорость измеряется без возмущения потока.
Круг задач очень широкий, от измерений медленных направленных движений в капиллярах и живых клетках, до дистанционных измерений турбулентной скорости потоков газа в сверхзвуковых трубах и скорости ветра в атмосфере. Величины скоростей могут иметь значение от мкм/с до км/с.
Лазерные анемометры помогают рассчитать скорость ветра вокруг автомобилей, самолетов и космических аппаратов. Такие исследования дают возможность инженерам сделать транспортные средства более аэродинамическими.
Сравнительные характеристики анемометров
Простейшая модель анемометра TM-740 оснащена шестилопастной крыльчаткой диаметром 30 мм, которая жестко соединена с измерительным блоком. Предназначена для измерения скорости потока воздуха в диапазоне 0,4-25 м/с. (Другие единицы измерения: км/ч, миль/ч, узлы, фут/мин).
Разрешение на уровне 0,1 м/с и погрешность ±2 % позволяет проводить достаточно прецизионные измерения, а набор дополнительных функций, таких как удержание данных, расчет максимального, минимального и усредненного значения, автоматическое отключения, делают процесс использования прибора более комфортным.
Кроме того, есть возможность измерения температуры в диапазоне -20~50 ºC (-4~122 ºF.)
Анемометры ET-935 и TA-1100 можно отнести к среднему классу по параметрам цена-качество. Они оснащены крыльчаткой на гибком шнуре, что открывает более широкие возможности для измерений в труднодоступных местах, таких как вентиляционные шахты, воздуховоды и т.д.
Диапазон измерения скорости потока таких термоанемометров от десятых м/с до 30 м/с, что позволяет работать в различных условиях.
Присутствуют и дополнительные возможности, такие как удержание данных и расчет максимального значения в модели TA-1100, расчет среднего значения в модели ET-935, а также индикация низкого заряда батареи и автовыключение.
Другие единицы измерения км/ч, миль/ч, морские мили/ч, фут/мин. Эти модели термоанемометров оснащены датчиком с диапазоном измерения температуры от -10 до 60ºС (для ET-935 от -20 до 60ºС).
К высококлассным моделям отнесем термоанемометр HD 2303.0 от одного из ведущих производителей контрольно-измерительных приборов DELTA OHM, Италия.
Этот термоанемометр предназначен для измерения скорости воздушного потока, расхода и температуры воздуха внутри трубопроводов и вентиляционных отверстий и шахт.
Целый ряд крыльчаток разного диаметра, которые совместимы с измерительным блоком, обеспечат прецизионный результат в различных условиях и для различных сред. Температура измеряется зондами погружения, проникновения или контакта.
Температурный диапазон эксплуатации термоанемометра от -5 до +50 ºC, корпус имеет степень защиты от влаги и пыли IP-67.
Отдельно следует отметить мультифункциональные анемометры, которые вместе с собственно анемометром, сочетают в себе другие функциональные возможности.
Например, модель ET-965 представляет собой уникальный прибор (5 в 1), специально созданный для комплексного экологического контроля состояния среды в закрытых помещениях.
Позволяет измерять такие параметры как: освещенность (люксметр), температура (термометр), скорость воздуха (анемометр), относительная влажность воздуха (гигрометр), шум (шумомер).
Характеризуется высокой точностью и разрешением для всех измерительных параметров, имеет дополнительные функции расчета максимума/минимума, индикация о низком заряде и превышение измерительного диапазона. Предназначен для применения в учебных заведениях, офисных помещениях, складских помещениях, торговых залах и т.д.
Анемометры AZ-96792 и AZ-8919 (AZ Instrument, Тайвань) также являются мультифункциональными. Они просты и удобны в пользовании, обеспечивают высокоточные результаты измерений, имеют ряд дополнительных возможностей для удобства пользователя, все это в сочетании с умеренной ценой для приборов такого класса.
Модель AZ-96792 оснащена телескопическим зондом с крыльчаткой 18 мм для измерения скорости потока воздуха в труднодоступных местах, работает в ручном и автоматическом режиме, обеспечивает измерение / запись следующих параметров: скорость движения воздуха, объемный расход воздуха, влажность, температура, точка росы и температура мокрого термометра. Этот анемометр фактически является портативной метеостанцией! Есть возможность подключения до ПК для сохранения и последующего анализа полученных результатов измерений
Анемометр-анализатор может контролировать уровень углекислого газа в воздухе, для чего дополнительно оборудован высокоточным недисперсионным инфракрасным датчиком (NDIR).
Зонд крыльчатого типа диаметром 10 см и конус для забора воздушного потока позволяют измерять скорость потока в пределах от 0,2 до 30 м/с. Измеряет также объемный расход воздуха, влажность, температуру, точку росы, температуру мокрого термометра.
Имеет функции максимального и минимального значения, неограниченное количество точек для расчета среднего значения, подсветку.
Как определить объемный расход потока воздуха, зная его линейную скорость
В процессе измерения часто возникает потребность рассчитать объемный расход воздуха, зная его линейную скорость. Сделать это на самом деле очень просто. Для этого необходимо лишь измерить поперечное сечение отверстия, через которое протекает поток (воздуха, любого другого газа или жидкости). Далее воспользуемся формулой:
Q = V * S
где Q – объемный расход в м3/с,
V –скорость потока в сечении в м/с (измеряем с помощью анемометра),
S – площадь поперечного сечения отверстия в м2 (измеряем рулеткой).
Как выбрать анемометр
Для оптимального выбора измерительного прибора, прежде всего определитесь, в каком диапазоне скоростей Вам необходимо работать, проанализируйте технические требования к точности и разрешению. Это является определяющим при выборе типа анемометра (тепловой, крыльчатый, оптический и т.д.)
Подбирайте размер крыльчатки в зависимости от того, где именно Вам нужно проводить измерения. Например, для измерений непосредственно на вентиляционных решетках подойдут анемометры с большим диаметром крыльчатки (6-10 см).
В таком случае размеры лопастей соразмерны с диаметром вентиляционных каналов. Тогда как для измерений непосредственно в вентиляционном канале лучше использовать крыльчатки с меньшим диаметром (1,5-2,5 см).
Для измерений потоков газов высокой температуры нужно использовать термостойкие крыльчатки.
Обратите внимание на способ визуализации полученных результатов и форму их подачи. Современные анемометры как правило оснащены для этого ЖК экраном.
Измерение скорости потока для удобства может проводиться в различных единицах (миль/ч, км/ч, футы/мин, м/с, узлы и т.д.).
Более дорогие модели имеют возможности подключения к ПК с целью обработки результатов, построения графиков и последующего анализа.
Проанализируйте необходимость присутствия дополнительных возможностей и функций.
Например, гигро- и термоанемометры включают возможности термоанемометра и датчика влажности и обеспечивают пользователя полной метеорологической информацией.
Возможности расчета максимального, минимального и усредненного значений упрощают статистический анализ, автоматическое отключение экономит заряд батареи, подсветка позволяет работать в условиях ограниченной освещенности.
Если Вам все же трудно определиться с моделью, обратитесь за консультацией к специалистам Маркета измерительных приборов SIMVOLT.
Таким образом, анемометры и термоанемометры нашли широкое применение везде, где есть необходимость измерения скорости потоков.
Такие приборы устанавливаются в жилых и производственных помещениях, оборудованных системами вентиляции, отопления и кондиционирования для контроля работы этих систем, в вытяжных шкафах, в научно-исследовательских лабораториях, в горном деле для контроля воздушного режима шахты или карьера, на строительстве, при разработке противопожарных систем, и для других нужд.
Литература:
Гнатюк Елена, к.ф.-м. наук,
научный консультант SIMVOLT
Источник: https://simvolt.ua/anemometr-pribor-dlya-opredeleniya-skorosti-i-napravleniya-dvizheniya-potoka.html
Анемометры. Применение различных видов анемометров
Измерение скорости ветра и воздушных потоков – задача прибора, который называется анемометр. Это название происходит от двух греческих слов: «анемос» – ветер и «метрео» – измерение. Первый анемометр был изобретен в 1667 году английским естествоиспытателем и ученым-энциклопедистом Робертом Гуком.
В зависимости от конструкции, анемометры разделяют на несколько типов.
Самым простым принципом действия обладают чашечные анемометры. Чувствительным элементом в этом типе приборов является вертушка с четырьмя или двумя полыми полушариями (чашечками).
При возникновении ветра давление на внутреннюю поверхность чашечек оказывается больше чем на внешнюю и вследствие этого возникает вращение лопасти. Ось лопасти соединена с измерительным механизмом.
Для определения средней скорости ветра подсчитывается количество оборотов лопасти за произвольный промежуток времени. Мгновенную скорость ветра вычисляет электрический индукционный тахометр, связанный с осью прибора.
Чашечные анемометры применяются в основном для измерения скорости воздушных потоков на открытых местностях (штормовые порывы ветра на море, метеорологические измерения и т. п.) и служат для измерения достаточно больших скоростей ветра (от 1 м/с).
Другой тип анемометра – крыльчатый анемометр – применяется для определения скорости воздуха в трубах, вентиляционных каналах и системах кондиционирования. В крыльчатых анемометрах лопасть заключена в кольцо, которое защищает ее от повреждений.
Лопасть может быть жестко соединена с измерительной частью (в более дешевых вариантах), или иметь контакт с прибором посредством гибкого провода. Это позволяет измерять скорость воздуха в труднодоступных местах. Крыльчатые анемометры более чувствительны, чем чашечные.
Они способны измерять скорость ветра, начиная от 0,1 м/с.
К менее распространенным типам анемометров относятся ультразвуковой анемометр (принцип работы основан на измерении скорости звука между передатчиком и приемником, которая зависит от скорости ветра), тепловой или термоанемометр (измерение перепада температур на измерительной и «вспомогательной» стенках термопары), дифференциальный манометр (преобразование давления воздуха в скорость воздушного потока).
Современные цифровые анемометры оснащены жидкокристаллическим экраном, на который выводится результат.
Скорость ветра для удобства может отображаться в различных единицах измерения (мили/ч, км/ч, футы/мин, м/с, узлы), или по шкале Бофорта – двенадцатибальной шкале, использующейся для приближенной оценки скорости ветра (0 соответствует безветрию, а 12 – урагану).
Некоторые анемометры имеют такую дополнительную функцию как измерение температуры воздушного потока. Более дорогие приборы можно подключать к компьютеру для отображения графиков скорости ветра в режиме реального времени.
При таком разнообразии анемометров иногда бывает сложно определиться с выбором конкретного прибора.
К примеру, для измерения скорости потока непосредственно на вентиляционной решетке лучше всего подойдет крыльчатый анемометр с большим диаметром лопасти (6-10 см). В таком случае размеры лопасти будут сопоставимы с диаметром вентиляционного канала, и потребуется минимальное количество измерений для определения точного результата.
Измерение скорости воздушных потоков в самом воздуховоде можно провести крыльчатым анемометров с малым диаметром крыльчатки (1,6-2,5 см) или тепловым анемометром. Такие приборы используют для измерения небольших скоростей ветра (< 2 м/с).
В этом случае точность измерения будет ниже и потребуется провести больше замеров. Если температура воздушных потоков превышает 80 °С, необходимо использовать крыльчатый анемометр с термостойкими крыльчатками.
С помощью крыльчатых анемометров можно проводить измерения и в засоренных вентиляционных каналах.
Крыльчатые анемометры оказываются очень полезными при измерениях воздушных потоков в офисных помещениях. Большая скорость ветра (> 1 м/с) приводит к появлению сквозняков, что может негативно отразиться на здоровье работников.
Для шахт и рудников применяются специальные рудничные анемометры, которые способны работать во взрывоопасной воздушной среде при высокой запыленности. Они могут переносить повышенную влажность (вплоть до 100%) и значительные перепады температур.
В зависимости от Ваших потребностей Вы всегда можете подобрать для себя наиболее подходящий анемометр, который позволит с легкостью проводить измерения скорости ветра в необходимых для Вас местах.
Публикация данного материала в других источниках и его перепечатка без прямой ссылки на первоисточник (сайт ЭкоЮнит Украина) строго запрещена.
Источник: http://ecounit.com.ua/artikle_102.html
Анемометр — прибор, предназначенный для измерения скорости ветра
instrument.guru > Измерительные > Анемометр — прибор, предназначенный для измерения скорости ветра
Прибор для измерения скорости ветра, его силы, а также определения направления его движения в метеорологии называется анемометром.
Немногие на сегодняшний день знают, что это такое, ведь прибор так и не получил широкого распространения в отличие, например, от барометра, однако, он все же используется при измерении параметров ветра как на метеорологических станциях, так и в некоторых видах спорта, к примеру, в парусном спорте.
Также он используется в других научных областях для измерения скорости движения газов или воздуха, но наиболее популярным вариантом его использования по-прежнему является эксплуатация в качестве измерителя скорости ветра.
Принцип работы прибора
Принцип работы большинства таких приборов заключается в следующем: какой-либо вращательный элемент прикреплен к измерителю.
При дуновении ветра подвижная часть прибора приходит в действие и параметры воздействия на вращательный элемент передаются на измерительный прибор.
Так работают механические анемометры, включающие в себя две разновидности: чашечный и крыльчатый анемометры.
Существуют также тепловой анемометр, основанный на измерении сдвигов температуры нагревательного элемента относительно начального значения под воздействием ветра (чем выше скорость воздушных масс, тем меньше температура нагревательного элемента) и ультразвуковой, основанный на измерении сдвигов в показателях скорости звука относительно направления воздушных масс (если скорость звука падает относительно его скорости в неподвижном воздухе, значит, он движется против ветра, если растет — по ветру).
Виды приборов
Принцип работы заключается в измерении характера воздействия воздушных масс на специальные чашки, закрепленные на вертикальной оси. Когда происходит дуновение ветра, чашки вращаются вокруг оси.
Измеритель фиксирует количество оборотов вокруг оси по времени и определяет скорость ветра. Данные передаются на шкалу скорости ветра, иногда используется электронный измеритель.
Принцип его работы заключается в измерении характера воздействия ветра на миниатюрное колесо (крыльчатку), закрепленное на вертикальной оси и огражденное металлическим кольцом для защиты от механических повреждений. При движении ветра происходит вращение крыльчатки, которое через систему зубчатых колес передается на измеритель. Данный прибор также имеет две разновидности измерителя: ручной и электронный.
Основан на изменении числа Нуссельта, то есть увеличения теплопотерь нагретого тела пропорционально увеличению скорости движения воздушных масс.
Данное явление можно наблюдать в жизни — при равной температуре воздуха в ветреную погоду становится холоднее, чем в спокойную.
Данный прибор представляет собой нагретую до температуры, превышающей температуру среды, металлическую проволоку.
В зависимости от текущей скорости, его плотности и влажности ветра проволока выделяет определенное количество энергии, позволяющее поддерживать ту или иную температуру проволоки. Измеритель фиксирует теплопотери и выводит параметры движения ветра на экран. Впрочем, у прибора существует 2 недостатка:
- Низкая прочность теплового элемента, так как он представлен очень тонкой проволокой.
- Погрешность показаний со временем увеличивается из-за загрязнения и окисления проволоки.
Принцип действия заключается в характере изменения скорости звука при движении относительно ветра. Так можно измерять не только текущую силу движения ветра, но и направление его движения.
Так как скорость звука зависит еще и от температуры воздуха, то данный анемометр снабжен еще и термометром, по показаниям которого вносятся правки в конечные результаты параметров движения воздушных масс, выдаваемые анемометром.
Заключение
В России также производятся многоцелевые приборы этой категории, объединяющие в себе функции различных видов анемометров, такие как измерение температуры воздуха (термоанемометр), его влажность (гирометр), а также вычисление объемного расхода воздуха. Таким анемометром является, к примеру, метеометр МЭС200, дифнамометр ДМЦ01М. Данные приборы применяются при обследовании, ремонте и поверке вентиляции в зданиях.
Все производимые на территории России закрепляются в государственном реестре средств измерения и подлежат обязательной поверке. Потому в России нет анемометров без поверки.
Источник: https://instrument.guru/izmeritelnye/anemometr-pribor-prednaznachennyj-dlya-izmereniya-skorosti-vetra.html
Приборы для измерения скоростей воздуха: анемометры
Анемометр ручной крыльчатый АСО-3 типа Д предназначен для измерения скорости воздуха от 0,2 до 6 м/сек.
Перед замером записывается начальное показание счетчика анемометра, затем анемометр с выключенным механизмом вводится в воздушный поток и через 5—10 сек. счетчик включается одновременно с секундомером. Через 1—2 мин. или через 50—100 сек. (для удобства в последующих подсчетах) счетчик выключается и записывается конечное его показание.
Разность конечною и начального отсчетов делится на число секунд замера, а результат по тарировочному графику, которым должен быть снабжен каждый анемометр, переводится в скорость (в м/сек).
Анемометр чашечный предназначен для измерения скоростей от 1 до 20 м/сек.
Определение скорости воздушного потока производится так же, как и при работе с крыльчатым анемометром.
Анемометр крыльчатый с часовым механизмом (фирмы «Розенмюллер» ГДР — рис 17) состоит из колеса с алюминиевыми лопастями, укрепленного на стальной оси, вращающейся в цапфовых подшипниках.
Счетный и часовой механизмы расположены в центре анемометра Циферблат имеет две шкалы большую, разбитую на 100 делений, и малую, разбитую на 10 делений Деление малой шкалы соответствует 100 делениям большой шкалы.
Управление анемометром производится двумя рычагами Рычаг 3 отводится влево и отпускается. При возвращении рычага в исходное положение включается часовой механизм спустя 30 сек автоматически включается счетный механизм. За эти 30 сек колесо анемометра получает полный разгон.
Счетный механизм работает в течение 60 сек, после чего автоматически выключается и на циферблате непосредственно отсчитывается путь, пройденный воздушным потоком за 1 мин в м.
Стрелки счетного механизма приводятся к нулю (к начальному положению) нажатием на кнопку рычага.
Завод часового механизма производится вращением головки ключа.
Истинное значение скорости воздушного потока в м/сек определяется по паспорту, прилагаемому к каждому прибору
Анемометр чашечный с часовым механизмом (фирмы «Розенмюллер», ГДР) снабжен тремя полусферическими чашечками, укрепленными на оси, вращающейся в цапфовых подшипниках Он снабжен счетным и часовым механизмами. Циферблат счетного механизма имеет такие же шкалы, как у крыльчатого анемометра с часовым механизмом.
Красная стрелка на циферблате вращается при работе счетного механизма и останавливается при его выключении. Перед замером прибор вносится в поток воздуха, и спустя некоторое время рычаг отводится до упора вниз и отпускается.
При возвращении рычага в исходное положение включаются счетный и часовой механизмы.
Спустя 100 сек с момента включения прибора счетный механизм автоматически останавливается, и с циферблата снимается показание анемометра, выраженное в м/сек Стрелки приводятся к нулю нажатием на кнопку.
Правила измерения скоростей воздуха анемометрами
Измерения анемометрами производятся в проемах внешних ограждений зданий, в приточных и вытяжных отверстиях, в открытых концах воздуховодов и т п.
Анемометры должны быть укреплены на рейках, чтобы не заслонять площадь живого сечения проема, в котором производятся замеры Пуск и выключение счетного механизма должны осуществляться с помощью шнура.
Ось колеса чашечного анемометра должна быть перпендикулярна направлению потока, а ось колеса крыльчатого анемометра должна совпадать с направлением потока.
В каждом проеме замер производится 2 раза. Разница между замерами не должна превышть ±5%, в противном случае производит дополнительный замер.
В открытых отверстиях и проемах размером до 1—2 м2 скорость воздуха замеряется при медленном равномерном передвижении анемометра по всему сечению отверстия или проема.
При больших размерах сечение разбивается на несколько равных площадей и замеры производятся в центре каждой из них. При этом за истинную скорость принимается среднее арифметическое значение замеренных скоростей.
В отверстиях, закрытых решетками, замеры производятся крыльчатым анемометром, снабженным насадкой, который в процессе замера плотно примыкает к решетке. Насадок обычно изготовляется из листовой стали или винипласта.
Замеренная скорость должна быть скорректирована поправочным коэффициентом, величина которого обычно находится в пределах 0,7—1.
Для приближенного определения значения этого коэффициента изготовляется насадок, сечение которого соответствует габаритам решетки, а длина (относ от решетки) составляет не менее двух длин большей ее стороны.
Искомый коэффициент равен отношению расхода воздуха, определенного по скорости, замеренной в насадке, сделанном по габариту решетки, к расходу воздуха, определенному по скорости, измеренной непосредственно у решетки.
Источник: http://www.stroitelstvo-new.ru/ventilation/anemometer.shtml
Загрузка...
