Что такое анемометр?

Что такое анемометр? Анемометр

Акустические резонансные анемометры

Что такое анемометр?

Акустический резонансный анемометр

Акустические резонансные анемометры — это более поздний вариант звукового анемометра. Эта технология была изобретена Саввасом Капартисом и запатентована в 1999 году. В то время как обычные звуковые анемометры основаны на измерении времени пролета, датчики акустического резонанса используют резонирующие акустические (ультразвуковые) волны в небольшой специально построенной полости для выполнения своих измерений.

Что такое анемометр?

Принцип акустического резонанса

В полость встроен массив ультразвуковых преобразователей, которые используются для создания отдельных диаграмм стоячих волн на ультразвуковых частотах. Когда ветер проходит через полость, происходит изменение свойства волны (фазовый сдвиг). Измеряя величину фазового сдвига в принимаемых сигналах каждым датчиком, а затем математически обрабатывая данные, датчик может обеспечить точное горизонтальное измерение скорости и направления ветра.

Поскольку технология акустического резонанса позволяет проводить измерения в небольшой полости, датчики обычно меньше по размеру, чем другие ультразвуковые датчики. Небольшие размеры акустических резонансных анемометров делают их физически прочными и легко нагреваются, а значит, устойчивы к обледенению.

Такое сочетание функций означает, что они обеспечивают высокий уровень доступности данных и хорошо подходят для управления ветряными турбинами и других применений, требующих небольших надежных датчиков, таких как метеорология поля боя. Одной из проблем этого типа датчика является точность измерения по сравнению с откалиброванным механическим датчиком.

Анемометр. принцип работы, виды и применение.

Анемометр.


Принцип работы, виды и применение.


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

Что такое анемометр?

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

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

Подразделяются на два типа:    механические   и    электронные.

Рассмотрим подробнее эти разновидности анемометров.Что такое анемометр?

  • Механические (чашечные и крыльчатые).

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

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

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

Что такое анемометр?

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

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

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

Что такое анемометр?Что такое анемометр?Что такое анемометр?

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

Пример работы анемометра. 

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

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

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

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

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;
    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;
    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;
    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.
    Сверлим отверстия для уголка, дорабатываем его и крепим к конструкции
Про анемометры:  АНЕМОМЕТР • Большая российская энциклопедия - электронная версия

Как выбрать анемометр

Перед изучением ТОП-12 отметим главные критерии выбора анемометра:

  1. Конфигурация прибора
    . Есть аппараты в едином корпусе, а есть с раздельным исполнением вычислительного и считывающего устройства. Первый вариант пригодится, если к местам забора проб есть легкий доступ на вытянутой руке оператора. Когда решетка вентиляции или вытяжки расположена высоко, то практично использовать датчик на проводе (закрепленный на телескопической штанге), чтобы подать его к месту считывания показаний, и наблюдать результат внизу.
  2. Диапазон измерения
    . Одни модели способны измерять скорость ветра в диапазоне 0-10 м/с. Этого достаточно для проверки системы кондиционирования. Когда предстоит тестировать работу вентиляции или вытяжки, то выбирайте анемометры, рассчитанные на 0-30 или 0-50 м/с.
  3. Чувствительность. Это минимальный порог движения воздуха, который способен засечь прибор. Показатель бывает от 0.1 до 0.9 м/с. Чувствительность важна там, где требуется определить наличие даже самого слабого задувания.
  4. Возможность замера температуры
    . Большинство устройств способны фиксировать и температуру проходящего потока. Только одни могут выполнять замер лишь положительной температуры, а другие имеют чувствительность к отрицательным в пределах -10…-20 градусов.
  5. Погрешность
    . Анемометры способны измерять скорость движения воздушного потока с неточностью 0.1-0.5 м/с, что составляет погрешность 1-5%. Если отклонения от истинных значений не столь важны (тяга камина, вентиляция коридоров), то достаточно прибора с погрешностью 5%. Когда речь идет об измерении притока воздуха в жилых помещениях или местах разведения скота, то необходимы аппараты с минимальной погрешностью.
  6. Время автономности
    . Все анемометры работают от батареек или аккумулятора. Период автономности варьирует от 8 до 60 часов. Учитывайте это, если впереди большие объемы замеров с каждодневными проверками.

Еще анемометры разделяются по способу считывания потока газа, где существует три самых распространенных категории, на которые поделен наш обзор.

Приборы для определения направления и скорости движения воздуха

Флюгер Вильде (рисунок 19). Данный прибор предназначен для использования на метеорологических станциях с целью многолетних постоянных наблюдений в различных регионах за направлениями и скорости ветров. Следует учитывать, что фиксируемые данные на метеорологических станциях, расположенных в различных местностях, должны быть сравнимыми. Это условие предполагает использование только серийно выпускаемых флюгеров, имеющих строго однотипное устройство.

Рис. 19. Флюгер ВильдеУстройство серийного флюгера представлено на рисунке. Как видно из рисунка, направление движения воздушных потоков определяется с помощью флюгарки – пластинки клиновидной формы с противовесом. Направление ветра фиксируется с помощью муфты с жестко закрепленными прутиками (штифтиками) – указателями румбов. При вращении флюгарки доска для определения скорости ветра всегда принимает положение, перпендикулярное направлению ветра, и под давлением последнего отклоняется от отвесного положения на тот или иной угол. По положению отклонения доски, пользуясь отградуированными штифтиками-указателями, определяют скорость ветра. В приборе имеются две доски: легкая (200 г) для измерения скоростей, не превышающих 20 м/с и тяжелая (800 г) для скоростей до 40 м/с. Приближенную скорость ветра можно определить, помножив размер штифтика на 2 (при пользовании легкой доской) или на 4 (при пользовании тяжелой доской). Флюгер для наблюдений устанавливают в открытом месте на столбе высотой 8 – 10 м. штифтик с буквой С (N) должен быть установлен на север по компасу или полуденной линии, то есть по меридиану данного места. На основании многолетних наблюдений выводятся закономерности направлений и скоростей воздушных потоков, составляющие особенности климато-погодных условий в той или иной местности. Эти справочные данные широко используются для различных, частью указанных выше целей, в том числе и в гигиенической практике, в частности, когда имеет место необходимость гигиенического контроля за планировкой и застройкой населенных мест.

Анемометры. В санитарно-гигиенической практике наиболее широко используются портативные анемометры – чашечный анемометр

икрыльчатый анемометр(рисунок 20). Воспринимающая часть чашечного анемометра представляет собой вертушку из 4 полых полушарий (чашечек), закрепленную на металлической оси, нижний конец которой связан со счетным механизмом (тахометром).

Стрелки на циферблате прибора показывают число оборотов полушарий вокруг оси: большая – число единиц и десятков, а две маленькие – число сотен и тысяч. Для включения и выключения счетчика оборотов на коробке прибора имеются рычаг и два кольца. В случае, если имеет место необходимость измерение движения воздуха на какой-либо высоте, прибор можно закрепить на шесте с помощью винта в нижней части.

Эта величина приблизительно соответствует искомой скорости движения воздушного потока. Для получения более точной величины пользуются таблицей или графиком перевода числа оборотов в скорость. Таблица или график прилагаются к прибору.

Чашечный анемометр служит для определения средних скоростей ветра в пределах 1,0 – 2,0 м/с. с помощью данного прибора можно производить не только метеорологические наблюдения в открытой атмосфере, но и определять скорость движения воздушных потоков в вентиляционных системах, в частности, с целью гигиенической оценки эффективности вентиляции в помещениях и устройствах различного назначения.

Крыльчатый анемометр

по принципу работы идентичен предыдущему прибору. Однако в данном приборе имеются некоторые конструктивные особенности, повышающие его чувствительность и нижние пределы определения скорости движения воздушных потоков. Воспринимающей частью в крыльчатом анемометре служит мельничка (крыльчатка) из легких металлических лопастей, посаженных на соединенную со счетчиком оборотов горизонтальную ось.

При работе прибор ориентируется по потоку так, чтобы счетный механизм был позади потока относительно крыльчатки. Для преодоления инерции сопротивления прибора крыльчатке достаточно вращаться в холостую всего 0,5 минуты. Продолжительность наблюдения ограничивается 2 минутами.

Пример определения скорости движения воздуха чашечного анемометра.

На открытой рабочей площадке с целью изучения условий труда рабочих-строителей проведено одно из исследований скорости ветра в ряду намеченных программой многочисленных регулярных наблюдений. Снимаем исходные показания счетчика прибора. При этом стрелка, указывающая тысячи, находилась между цифрами 3 и 4 соответствующего циферблата.

То есть, в данном случае записываем число целых тысяч – 3. Стрелка, показывающая сотни, находилась между цифрами соответствующего циферблата 5 и 6. Записываем за цифрой 3 следующую цифру, обозначающую число целых сотен, — 5. Большая стрелка показывала 76 делений.

Про анемометры:  Анемометр чашечный: принцип действия, лучшие модели

Далее в течение 10 минут производилось определение скорости ветра с одновременным включением счетчика прибора и секундомера. Через указанное время счетчик и секундомер были выключены. С помощью указанной выше методики снимаем новые показания прибора, которые составили 6123. время наблюдения в секундах – 10´60 = 600 с. таким образом, за 600 секунд ось прибора сделала 6123 оборота.

Для определения количества оборотов за 1 с делим разность показаний счетчика на 600 : (6123 – 3576) : 600 = 2547 : 600 = 4,245 об./с. Если в исследованиях нет необходимости в чрезвычайной точности исследования, что имеет место в большинстве случаев, то найденную величину принимают за скорость движения воздуха в м/с.

Кататермометр. Данный прибор представляет собой особый спиртовый термометр со шкалой 35-38°С или 33-40°С. Поначалу кататермометр был сконструирован для измерения охлаждающего влияния температуры воздуха на тело человека. В дальнейшем было показано, что кататермометр не производит потери тепла с поверхности кожи человека, не учитывает влияния теплового излучения, которое оказывает значительное действие на тепловой обмен организма.

В настоящее время применяется практически исключительно для измерения малых скоростей движения воздуха, хотя, пользуясь кататермометром, можно ориентировочно определить, с какими его показаниями при различных условиях производственной деятельности совпадает оптимальное самочувствие людей, и оценить охлаждающую способность метеорологических факторов (температуры и скорости движения воздуха).

Рис. 21. Кататермометры шаровой (а
) и цилиндрический (кататермометр Хилла) (
б
)
В зависимости от конструкции кататермометры бывают цилиндрические (кататермометр Хилла) или шаровые (рисунок 21), представляют собой термометр, в котором верхний конец капиллярной трубки имеет расширение, которое частично заполняется спиртом при нагревании. Принцип того и другого кататермометров заключается в том, что скорость снижения температуры приборов зависит кроме температуры воздуха от скорости его движения. При работе с цилиндрическим кататермометром измеряют время снижения температуры с 38 до 35°С, с шаровым – с 38 до 35°С, 39 до 34°С, 40 до 38°С. причем нетрудно заметить, что средне значение указанных температурных перепадов всегда равно 36,5°С, то есть средней температуре человека. Это позволяло при первоначальном назначении приборов в какой-то степени имитировать охлаждающее воздействие воздуха на организм человека («охлаждающая способность воздуха»). В процессе охлаждения с 1 см2 поверхности резервуара кататермометров теряется постоянное количество тепла. Эта величина (катафактор) является константой (постоянной величиной) прибора и обозначается на каждом кататермометре в виде его постоянного фактора, выраженного в мкал/см2. Порядок работы с кататермометрами.
Перед измерением кататермометр опускают в воду при температуре 65–80°С и держат, пока спирт заполнит не менее половины расширения капилляра. После этого кататермометр тщательно вытирают, вешают на штатив в точке измерения и по секундомеру устанавливают время охлаждения в указанных выше интервалах температур. Очень важно, чтобы кататермометр в период наблюдения находился в неподвижном состоянии, в противном случае будет имитироваться дополнительное движение воздуха. Измерения в одной точке повторяют несколько раз, отбрасывают первый результат, а из последующих выводят среднее значение величины охлаждения (
Н
). Вычисление величины охлаждения по цилиндрическому кататермометру производит по формуле:

где (6)

– искомая величина охлаждения, мкал;

– катафактор, мкал/см2;

– число секунд, в течение которых столбик спирта опустился с 38 до 35°С.

При работе с шаровым кататермометром, если наблюдения проводятся в температурном интервале 38-35°С, вычисление величины Н

производят по той же формуле, что и для цилиндрического кататермометра. При наблюдениях в других интервалах для вычисленияНпользуются формулой:

где (7)

– искомая величина охлаждения, мкал;

– константа, мкал/см2´град.);

1 –Т2 – интервалы температур в °С (40-33 или 39-34);

– число секунд, в течение которых столбик спирта опустился в соответствующих температурных интервалах. с 38 до 35°С.

По величине охлаждения (Н

) и значению температуры воздуха в период исследования скорость движения воздуха вычисляют по формулам:

для скорости движения воздуха < 1 м/с (до 0,6)

(8)

для скорости движения воздуха > 1 м/с (> 0,6)

(9)

В приведенных формулах приняты следующие условные обозначения:

– искомая скорость движения воздуха, м/с;

– величина охлаждения сухого кататермометра, мкал;

– разность между средней температурой тела (36,5°С) и температурой окружающего воздуха, °С;

0,20 и 0,40; 0,13 и 0,47 – эмпирические коэффициенты.

Пример определения скорости движения воздуха с помощью шарового кататермометра.

Исследователем проводилось определение скорости движения воздуха в учебной аудитории №2 кафедры гигиены ГОУ ВПО «ВГМУ Росздрава» с помощью шарового кататермометра при температуре воздуха в период наблюдения 20°С. катафактор (F) прибора – 573 мкал/см2.

Первый результат измерения времени падения температуры прибора с 40 до 33°С, как указывалось выше, был отброшен. Последующие три измерения показали соответственно время 210, 221 и 205 секунд. При расчете среднего времени получается результат: (210 221 205) : 3 = 636 : 3 = 212 с.

Далее, подставляя в формулу для шарового кататермометра соответствующие значения, определяем величину охлаждения H

мкал.

Находим величину , которая будет равна:

Скорость движения воздуха в учебной аудитории < 1 м/с, так как H/Q < 0,6. Подставляем найденные величины в соответствующую, указанную выше формулу, и рассчитываем скорость движения воздуха:

м/с.

Для ускоренных и приближенных расчетов скорости движения воздуха можно пользоваться специальными таблицами (таблицы 10 и 11). Если исследования проводились в условиях, представленных в предыдущем примере, где величина H/Q

была равной 0,38, то на пересечении горизонтальной прямой, соответствующей указанной величине, с колонкой, соответствующей 20°С, находим результат по таблице – 0,239 м/с.

Таблица 10

Термоанемометры

Что такое анемометр?

Датчик горячего провода

Анемометры с горячей проволокой используют тонкую проволоку (порядка нескольких микрометров), электрически нагретую до температуры, превышающей температуру окружающей среды. Воздух, проходящий мимо проволоки, охлаждает проволоку. Поскольку электрическое сопротивление большинства металлов зависит от температуры металла ( вольфрам — популярный выбор для изготовления проволоки с подогревом), можно получить взаимосвязь между сопротивлением проволоки и скоростью воздуха.

Существует несколько способов реализации этого, и устройства с горячей проволокой можно дополнительно классифицировать как CCA ( анемометр постоянного тока ), CVA ( анемометр постоянного напряжения ) и CTA (анемометр постоянной температуры).

Кроме того, также используются анемометры с ШИМ ( широтно-импульсной модуляцией ), в которых скорость определяется длительностью повторяющегося импульса тока, который доводит провод до заданного сопротивления, а затем останавливается до тех пор, пока не будет достигнут пороговый «нижний предел», в это время импульс отправляется снова.

Термоанемометры, хотя и чрезвычайно хрупкие, обладают чрезвычайно высокой частотной характеристикой и прекрасным пространственным разрешением по сравнению с другими методами измерения и поэтому почти повсеместно используются для детального изучения турбулентных потоков или любого потока, в котором быстрые колебания скорости вызывают интерес.

Промышленной версией анемометра с тонкой проволокой является измеритель теплового потока , который следует той же концепции, но использует два штифта или струны для отслеживания изменения температуры. Гирлянды содержат тонкую проволоку, но оболочка из проволоки делает их намного более прочными и способными точно измерять потоки воздуха, газа и выбросов в трубах, воздуховодах и штабелях. Промышленные применения часто содержат грязь, которая может повредить классический анемометр с термоанемометром.

Что такое анемометр?

Чертеж лазерного анемометра. Лазерный свет излучается (1) через переднюю линзу (6) анемометра и обратно рассеивается молекулами воздуха (7). Обратно рассеянное излучение (точки) повторно входит в устройство, отражается и направляется в детектор (12).

Про анемометры:  Анемометр с поверкой купить

Трубчатые анемометры

Что такое анемометр?

Трубчатый анемометр изобрел Уильям Генри Дайнс. Подвижная часть (правая) устанавливается на неподвижную часть (слева).

Что такое анемометр?

Инструменты в

обсерватории Маунт Вашингтон

. Статический анемометр с трубкой Пито находится справа.

Что такое анемометр?

Заостренная голова — это порт Пито. Маленькие отверстия подключены к статическому порту.

Анемометр Джеймса Линда 1775 года состоял из стеклянной U-образной трубки, содержащей жидкостной манометр (манометр), с одним концом, изогнутым в горизонтальном направлении, обращенным к ветру, а другой вертикальный конец оставался параллельным потоку ветра.

Хотя Lind был не первым, это был самый практичный и самый известный анемометр этого типа. Если ветер дует в устье трубки, это вызывает повышение давления на одной стороне манометра. Ветер над открытым концом вертикальной трубки вызывает небольшое изменение давления на другой стороне манометра.

Результирующая разница высот на двух опорах U-образной трубы является показателем скорости ветра. Однако для точного измерения требуется, чтобы скорость ветра приходилась прямо на открытый конец трубы; небольшие отклонения от истинного направления ветра вызывают большие отклонения в показаниях.

Успешный анемометр с металлической напорной трубкой, созданный Уильямом Генри Дайнсом в 1892 году, использовал ту же разницу давления между открытым отверстием прямой трубки, обращенной к ветру, и кольцом небольших отверстий в вертикальной трубке, которая закрыта на верхнем конце.

Оба установлены на одинаковой высоте. Перепады давления, от которых зависит действие, очень малы, и для их регистрации требуются специальные средства. Регистратор представляет собой поплавок в герметичной камере, частично заполненной водой. Трубка от прямой трубки соединяется с верхней частью герметичной камеры, а труба от маленьких трубок направляется в нижнюю часть поплавка. Поскольку разность давлений определяет вертикальное положение поплавка, это мера скорости ветра.

Большое преимущество трубчатого анемометра заключается в том, что открытая часть может быть установлена ​​на высоком столбе и не требует смазки или ухода в течение многих лет; а регистрирующую часть можно разместить в любом удобном месте. Требуются две соединительные трубки.

На первый взгляд может показаться, что одно соединение может служить, но разница в давлении, от которого зависят эти инструменты, настолько мала, что необходимо учитывать давление воздуха в комнате, где размещается записывающая часть. Таким образом, если прибор зависит только от давления или эффекта всасывания, и это давление или всасывание измеряется по сравнению с давлением воздуха в обычной комнате, в которой двери и окна тщательно закрыты, а затем газета сжигается в дымоходе, эффект может производиться при скорости ветра 10 миль / ч (16 км / ч); и открытие окна в ненастную погоду или открытие двери может полностью изменить регистрацию.

В то время как анемометр Дайнса имел погрешность всего 1% на скорости 10 миль в час (16 км / ч), он не очень хорошо реагировал на слабый ветер из-за плохой реакции плоской пластинчатой ​​лопасти, необходимой для поворота головы против ветра. В 1918 году аэродинамическая лопасть с крутящим моментом, в восемь раз превышающим крутящий момент плоской пластины, решила эту проблему.

Чашечные анемометры

Что такое анемометр?

Анимация чашки анемометра

Анемометр простого типа был изобретен в 1845 году преподобным доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном из обсерватории Арма . Он состоял из четырех полусферических чашек, установленных на горизонтальных рычагах, которые были закреплены на вертикальном валу.

Воздушный поток, проходящий мимо чашек в любом горизонтальном направлении, вращал вал со скоростью, примерно пропорциональной скорости ветра. Следовательно, подсчет оборотов вала за заданный интервал времени дает значение, пропорциональное средней скорости ветра для широкого диапазона скоростей. Его еще называют ротационным анемометром.

На анемометре с четырьмя чашками легко увидеть, что, поскольку чашки расположены симметрично на концах плеч, ветер всегда имеет полость одной чашки, представленную ему, и дует на заднюю часть чашки с противоположной стороны. конец креста. Поскольку полая полусфера имеет коэффициент лобового сопротивления 0,38 на сферической стороне и 1,42 на полой стороне, большая сила создается на чаше, которая представляет свою полую сторону ветру. Из-за этой асимметричной силы на оси анемометра создается крутящий момент, заставляющий его вращаться.

Теоретически скорость вращения анемометра должна быть пропорциональна скорости ветра, поскольку сила, действующая на объект, пропорциональна скорости жидкости, протекающей мимо него. Однако на практике на скорость вращения влияют другие факторы, в том числе турбулентность, создаваемая устройством, увеличение сопротивления по сравнению с крутящим моментом, создаваемым чашками и опорными рычагами, и трение в точке крепления.

Когда Робинсон впервые сконструировал свой анемометр, он утверждал, что чашки перемещаются на одну треть скорости ветра, независимо от размера чашки или длины руки. Это было очевидно подтверждено некоторыми ранними независимыми экспериментами, но это было неверно.

Вместо этого соотношение скорости ветра и скорости чашек, коэффициент анемометра , зависит от размеров чашек и держателей и может иметь значение от двух до чуть более трех. Каждый предыдущий эксперимент с анемометром приходилось повторять после обнаружения ошибки.

Анемометр с тремя чашками, разработанный канадцем Джоном Паттерсоном в 1926 году, и последующие усовершенствования чашек компанией Brevoort & Joiner из США в 1935 году привели к конструкции чашечного колеса с почти линейным откликом и погрешностью менее 3% на скорости до 60 миль в час. (97 км / ч).

Паттерсон обнаружил, что каждая чашка создает максимальный крутящий момент, когда она находится под углом 45 ° к потоку ветра. Анемометр с тремя чашками также имел более постоянный крутящий момент и быстрее реагировал на порывы ветра, чем анемометр с четырьмя чашками.

Анемометр с тремя чашками был дополнительно модифицирован австралийцем доктором Дереком Уэстоном в 1991 году для измерения направления и скорости ветра. Уэстон добавил метку к одной чашке, которая заставляет скорость вращения колеса увеличиваться и уменьшаться, поскольку метка перемещается поочередно с ветром и против ветра.

Анемометры с тремя чашками в настоящее время используются в качестве промышленного стандарта для исследований и практики оценки ветровых ресурсов .

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий