Анемометры и термоанемометры купить по выгодной цене | ГЕО-НДТ

P.p.s. 2022

По многочисленным просьбам выкладываю итоговый скетч, который не требует никаких библиотек (кроме стандартной EEPROM) и работает с 4 датчиками. Код со всякими вкусностями типа встроенной калибровки и сохранением калибровочных значений в энергонезависимую память.

И самое главное. Описанная выше проблема с погрешностями по одной из осей была связана не с проводами, а с работающими в одной комнате с датчиками импульсными блоками питания компьютера, монитора и т.п. (их схема преобразования работает на близкой частоте 40 кГц).

Я остановился на проблеме выноса датчика на улицу подальше от помех (с передачей данных по блютус). В остальном это работает. Это версия для распаянных датчиков, но есть способ не распаивать. Если вернусь к проекту — реализую.Для этого кода неважно какое расстояние между датчиками.

t21.5u

Первая — текущая температура по эталонному термометру (любой уличный), вторая — говорит контроллеру что сейчас скорость ветра 0. Согласно этим данным он вычислит расстояние между датчиками и запишет их в EEPROM. Все дальнейшие измерения будут отталкиваться от этих значений.

Аксессуары

Анемометр WindMaster Pro доступен в разнообразных других конфигурациях / комплектностях поставки, кроме перечисленных выше. Для заказа индивидуально подобранной комплектности / конфигурации анемометра пожалуйста, свяжитесь с менеджерами Компании.

Анемометры и термоанемометры купить по выгодной цене | гео-ндт

Вторая версия

Есть еще одна причина все переделать. Как отмечалось в первой теоретической части, скорость звука изменится на 1 м/с при изменении температуры примерно на 1.5 °С. Погрешности измерений по обоим осям складываются. Нужно понимать, что порывы теплого или холодного воздуха могут существенно исказить показания такого анемометра. Нет смысла в показаниях 4 м/с при легком дуновении теплого ветерка. Из диаграммы натурного эксперимента видно, что даже медленное изменение температуры вызывает дрейф измеренной скорости, а быстрое изменение температуры на 1 градус скачком поменяло измеренную скорость ветра на 1.5 м/с, в то время как датчик температуры медленно отрабатывает это изменение. Важно заметить, что эксперимент этот проходил прямо у меня на столе и изменение температуры было естественным — я ничего не трогал и искусственно ничего не нагревал.

И тут на помощь приходит тот же принцип, что и при измерении расстояния. Если помним, датчики у оригинального HC-SR04 расположены вместе, поэтому результаты не зависят от наличия ветра. Если измерить скорость звука на известном расстоянии сначала в одном направлении, а затем в другом, то разница этих двух показаний, деленная пополам и будет искомой скоростью ветра в проекции на эту ось.

При этом, изменение температуры в диапазоне ±25°С дает погрешность ±4%, что абсолютно не критично и мы можем обойтись вообще без термометра. Да и зачем нам термометр? Если мы знаем время прохождения сигнала в обоих направлениях, то по формулам из прошлой статьи мы легко вычислим температуру, а значит сможем уточнить скорость ветра.

Есть лишь одна маленькая загвоздка — придется использовать два HC-SR04 на одной оси. В промышленных образцах датчики попеременно выполняют роль приемника и передатчика. В нашем случае для этого придется подключить пищалки напрямую к arduino и программно генерировать 8 импульсов 40 кГц на одной, после чего вычленять их из другой.

Зная про определенные сложности на этом пути, мне представляется проще купить еще 2 датчика по 55 рублей и попытаться обойтись малой кровью. Этим я займусь в следующий раз. А пока на двух датчиках сделаю измерение скорости ветра по одной оси и измерение температуры в такой конфигурации. Главная проблема здесь убрать помехи, которые дают такой большой разброс показаний в спокойном воздухе.

Ключевые характеристики

• скорость измерений (частота вывода данных) — 20 Гц (опционно 32 Гц)
• измерение скорости ветра:
  • диапазон измеряемых скоростей — 0-45 м/с
  • разрешение — 0,01 м/с, погрешность (RMS) — 1,5% при 12 м/с
• измерение направления ветра:
  • рабочий диапазон направлений — 0-359°
  • разрешение — 0,1°, погрешность — 2° при 12 м/с
• материал исполнения корпуса — алюминий / углеволокно
• цифровой выходной разъём — RS232/422/485, формат ASCII
• опционно может быть доукомплектован аналоговыми входными/выходными разъёмами)

Комплект поставки зависит от конфигурации.

Конструкция

Вооружившись паяльником конструкция была беспощадно распаяна на составляющие. Новую версию решил не делать так основательно, а зря. Никогда не угадаешь, где найдешь, где потеряешь. Получилось как-то так.

Во-первых, приемник расположил как можно ближе к плате, а передатчик удалил всего лишь на 20 см. Второй комплект перевернул на 180 градусов и пищалки скрепил попарно изолентой. Чем точнее соблюсти соосность обоих пар датчиков, тем лучше. В идеале мы должны получить абсолютно идентичные показания скорости прохождения сигнала в обоих направлениях в спокойном воздухе. Натурные испытания подтвердили нашу теорию. В такой конфигурации получается мало помех и весьма точные показания независимо от температуры, что подтверждается графиком ниже.

Во-первых, приемник расположил как можно ближе к плате, а передатчик удалил всего лишь на 20 см. Второй комплект перевернул на 180 градусов и пищалки скрепил попарно изолентой. Чем точнее соблюсти соосность обоих пар датчиков, тем лучше. В идеале мы должны получить абсолютно идентичные показания скорости прохождения сигнала в обоих направлениях в спокойном воздухе. Натурные испытания подтвердили нашу теорию. В такой конфигурации получается мало помех и весьма точные показания независимо от температуры, что подтверждается графиком ниже.

Вначале я пробовал просто дуть по направлению от синей пары к черной. Моих легких явно недостаточно. Но любопытный факт — воздух в легких успел нагреться на 1°, что раньше вызвало бы скачок скорости на 1.5 м/с, т.к. DS18B20 просто ничего не заметил. Отметим, что мои легкие способны дать всего лишь 0.5 м/с. Дальше я включил большой напольный вентилятор и направил все также от синего к черному. Видно как пошел более прохладный воздух из глубины комнаты и даже DS18B20 начал отрабатывать это снижение, но теперь его значения не используются для расчета скорости. Сделал открытие, что мой вентилятор дует со скоростью около 2 м/с. Дальше в течение паузы видим постепенное увеличение температуры и отличную корреляцию между рассчитанной и измеренной температурой. В конце поставил вентилятор с другой стороны и получил 2 м/с в обратном направлении с падением температуры. Ура, товарищи, это работает!

Конфигурации

Возникли сложности с выбором? Оставьте заявку и менеджер вам перезвонит!

Лидар

Лидар (от англ. Light Detection And Ranging) в отличие от содар генерирует и регистрирует лазерные импульсы. Принцип действия лидара при дистанционном определения параметров ветра заключается в рассеивании лазерного излучения на аэрозолях воздуха (пыли, каплях воды, частицах пыли или загрязнений, пыли или кристаллах солей), движущихся со скоростью ветра, и последующей регистрацией допплеровского смещения (см. 26.7 .3).

Разработанные в последние годы оптоволоконные лазерные системы характеризуются чрезвычайно высокой (10-12) чувствительностью.

Максимальная комплектация

• анемометр,
• кейс для переноски;
• набор для фиксации;
• заводская калибровка.

Интерфейсный соединительный кабель заказывается отдельно (см. Аксессуары).

Определение направления ветра

Для определения направления ветра используют флюгера , имеющие вид металлической пластины, которая вращается вокруг вертикальной оси. Для одновременного измерения скорости и направления движения воздуха используют анеморумбометр.

Количество обращений воздушного винта этого прибора превращается в последовательность электрических импульсов, частота которых пропорциональна скорости ветра, а фазовый сдвиг зависит от направления. Передача информации о направлении ветра в современных приборах осуществляется с помощью потенциометра (рис. 4.8).

Точность определения направления ветра Потенциометрические системой составляет ± 3

Рис. 4.8. Передача информации о направлении ветра с помощью потенциометра

Увеличить точность можно, используя сельсинов систему (рис. 4.9). Вращения ротора сельсин-датчика вызывает появление ЭДС, пропорциональной синусу угла вращения, что приводит к появлению электрического тока в статоре сельсин- приемника, соответствующего магнитного поля, которое заставляет вращаться ротор приемника, соединенного с индикатором.

Рис. 4.9. Передача информации о направлении ветра с помощью потенциометра

Ветроуказатели (указатель направления ветра) предназначен для визуального определения направления ветра. Состоит из тканевой чулки, которая имеет форму усеченного конуса, формообразующего каркаса и крепежных элементов (рис. 4.10). Устанавливается на мачте. Ветроуказатели используются в аэропортах и на химических предприятиях, где есть риск утечки газообразных веществ.

Для определения доминирующего направления ветра применяется роза ветров – векторная диаграмма, характеризующая скорость и направление ветра в конкретной местности по данным многолетних наблюдений.

Рис. 4.10. Ветроуказатели

Рис. 4.11. Роза ветров

Она выглядит как многоугольник, у которого длины лучей, расходящихся от центра диаграммы в разных направлениях (румбах), пропорциональные

повторяемости ветров этих направлений (рис. 4.11).

Международная метеорологическая организация требует от приборов, предназначенных для измерения направления ветра, чтобы они определяли направление ветра в интервале скоростей ветра от 0,5 до 50 м / с с разрешением от ± 20 до ± 5 °.

Первая версия

Сказано — сделано, причем основательно.

Из обрезков полипропиленовых труб сварил крестовину. Все датчики отпаял и удлинил проводами, которые проложил внутри труб. Расстояние между датчиками получилось 70 см. 

Код программы такой.

Радиозонд

Радиозонд – устройство, используемое для измерения определенных параметров ветра и передачи информации приемником. Кроме того, он содержит сенсоры температуры, влажности и атмосферного давления. Оценивания горизонтального положения радиозонда относительно той точки, с которой он был запущен, осуществляется с помощью радиолокатора или радара (от англ.

RAdio Detection And Ranging – радиообнаружения и определения дальности) – установки для обнаружения и определения местоположения объектов методом радиолокации. Этот тип техники дистанционного зондирования предусматривает использование электромагнитных волн в области от 0,1 см до 2 м (что соответствует частотам от 100 МГц до 50000 МГц).

Радиокот :: ультразвуковой анемометр

Содар

Ультразвуковой анемометр, предназначенный для дистанционного измерения параметров ветра, называют содар (от англ. SO und Detection And Ranging). В основе работы этого прибора лежит так называемый эффект Допплера : при облучении объекта, движущегося со скоростью υ, ультразвуковой волной определенной длины волны Λ происходит рассеивание волны, причем частота (длина волны) рассеянной ультразвуковой волны зависит от скорости движения объекта. Доплеровский сдвиг Θ движущимся со скоростью υ , описывается выражением:

где φ – угол между направлением скорости υ и направлением распространения ультразвуковой волны.

Содар, расположенного на земной поверхности, посылает ультразвуковые импульсы вверх (рис. 4.7).

Частота отраженных от атмосферы сигналов приобретает допплеровского смещения, величина которого пропорциональна скорости распространения ветра. Применение содар дает возможность измерять параметры ветра через каждый километр высоты до 17 км над уровнем моря.

Скорость ветра, измеряемая ультразвуковые анемометры, достигает 30 м / с.

Недостатком ультразвуковых анемометров зависимость скорости распространения ультразвука от температуры, влажности, атмосферного давления, что требует соответствующего калибровки приборов.

Кроме того, электронное оборудование повышает стоимость приборов этого типа.

Спутники и ракеты

Современные радиозонды определяют скорость и направление ветра с помощью системы глобального позиционирования GPS (англ. Global Positioning System) – совокупности радиоэлектронных средств,

Рис. 4.7. Содар

определяют положение и скорость движения объекта на поверхности Земли или в атмосфере.

Параметры воздушных потоков на больших высотах оценивают с помощью ракет. Так, в 2022 году Американское космическое агентство (NASA) запустила пять ракет с интервалом 80 с для изучения высокоскоростных потоков воздуха в верхних слоях атмосферы. Проект получил название ATREX (Anomalous Transport Rocket Experiment). Старт состоялся на территории испытательного центра на острове Уоллопс в штате Вирджиния.

На высоте около 80 км ракеты выбросили специальный реагент (триметилалюминий), который вступает в реакцию с кислородом, сопровождается свечением (продукты такой реакции – оксид алюминия, углекислый газ и водяной пар – безвредны). Наблюдение за свечением позволит ученым исследовать воздушные потоки.

Наибольший интерес для ученых представляют высокоскоростные потоки (сотни километров в час) на высотах 100-110 км, то есть почти на границе с космосом. Традиционными методами изучать эти потоки сложно, так как плотность воздуха на таких высотах достаточно низкая.

Дистанционное зондирование ветра с помощью спутников позволяет построить карту ветров на земной поверхности, а также изучать потоки воздуха в атмосфере.

Ультразвуковой анемометр

Прибор этого типа использует тот факт, что ультразвук распространяется быстрее в направлении, в котором действует ветер. Конечно ультразвуковой анемометр измеряет три компоненты ветрового вектора в трехмерном пространстве (рис.4.5). Вдоль каждой оси расположены две пары “передатчик-приемник” на расстоянии 0,1-0.5 м. Передатчик посылает непрерывные или импульсные ультразвуковые волны.

В зависимости от направлений распространения ветра с ультразвуковой волной при прохождении волной расстояния d между передатчиком и приемником определяется так:

где υ уз – скорость распространения ультразвуковой волны, м / с; υ 1 – скорость распространения проекции вектора ветра на ось i , м / с.

Разница во времени прохождения расстояния d между передатчиком и приемником двумя ультразвуковыми волнами составляет:

Ориентацию преобразователей относительно направления распространения ветра приведены на рис. 4.6.

Рис. 4.5. Ультразвуковой анемометр

Рис. 4.6. Ориентация преобразователей относительно направления распространения ветра ( U – скорость распространения ультразвуковой волны; V – скорость распространения ветра N – север S – юг, W – запад; Е – восток)

Ультразвуковой трёхосевой (3d) анемометр » spezlabproekt