Приборы для измерения скорости и направления ветра

Приборы для измерения скорости и направления ветра Анемометр

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.

Вращательные анемометры

метеорологический прибор
Метеорологический прибор может быть оснащен чашками либо лопастями, которые играют роль чувствительного элемента. Последние подвижно закрепляются на вертикальном стержне и соединяются с измерителем. Перемещение воздушных потоков заставляет такие вертушки вращаться вокруг оси. По мере движения измерительный механизм фиксирует количество оборотов в течение определенного временного отрезка. Визуальную информацию выдает шкала скорости ветра либо цифровой дисплей.
Конструкции данного типа изобретены достаточно давно. Однако, несмотря на появление более совершенных приборов, вращательные анемометры до сих пор продолжают успешно эксплуатироваться метеорологами по всему миру.

Датчик направления ветра на алиэкспресс — купить онлайн по выгодной цене

Перед покупкой сравните цены на датчик направления ветра, прочитайте реальные отзывы покупателей, ознакомьтесь с техническими характеристиками.

Закажите датчик направления ветра онлайн с доставкой по России: товары с пометкой Plus доступны с ускоренной доставкой и улучшенными условиями возврата.

На Алиэкспресс датчик направления ветра всегда в наличии в большом ассортименте: на площадке представлены как надежные мировые бренды, так и перспективные молодые.

Динамометрические анемометры

датчик скорости ветра
Прибор для измерения скорости ветра может также функционировать благодаря определению показателей давления ветрового потока в средине запаянной с одной стороны Г-образной трубки. Данные получают на основе сравнения избыточного воздушного давления снаружи и внутри элемента.
Динамометрический прибор для измерения скорости ветра применяется не только в метеорологии. Устанавливаются подобные устройства вентиляционных системах и газоходах, где вычисляют объемный расход потоков и их скорость.

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.

Классификация анемометров и принцип их работы

Существует множество разновидностей анемометров, однако чаще всего для измерений используют:

  • чашечный;
  • крыльчатый;
  • ультразвуковой.

Крыльчатый анемометр

Крыльчатый анемометр наиболее распространен среди приборов, измеряющих скорость воздушных масс. Он состоит из крыльчатки, защищенной кольцом, и соединенной напрямую либо гибким проводом с измерительным прибором. Такая конструкция позволяет использовать его для регистрации скорости воздуха в труднодоступных местах.

Про анемометры:  Анемометр это: что такое, что измеряет ветромер, кто изобрел

Метеостанции с отображением скорости и направления ветра



Механические анемометры [ править | править код ]

В Викитеке есть полный текст: «Математических забав» Леона Баттисты Альберти

Описание первого механического анемометра составил около 1450 года Леон Баттиста Альберти в своём труде «Математические забавы» (лат. Ludi rerum mathematicarum ), приложив его чертёж [3] . Его действие основывалось на отклонении ветром висящей доски.

Определение скорости ветра

Сила ветра в баллах по БофортуНазваниеПризнаки для оценкиСкорость ветра в м/секСкорость ветра в км/часСкорость ветра в миль/час
0 штиль Листья на деревьях не колеблются, дым сигареты поднимается вертикально, огонь от спички не отклоняется 0 меньше 1
1 тихий Дым сигареты несколько отклоняется, но ветер не ощущается лицом1 3,6 1-3
2 легкий Ветер чувствуется лицом, листья на деревьях колышутся (шелестят)2-3 5-12 4-7
3 слабый Ветер качает мелкие ветки и колеблет флаг4-5 13-19 8-12
4 умеренный Качаются ветки средней величины, поднимается пыль6-8 20-30 13-18
5 свежий Качаются тонкие стволы деревьев и толстые ветви, образуется рябь на воде9-10 31-37 19-24
6 сильный Качаются толстые стволы деревьев, ветер «гудит» в проводах11-13 38-48 25-31
7 крепкий Качаются большие деревья, против ветра трудно идти14-17 49-63 32-38
8 очень крепкий Ветер ломает толстые стволы18-20 64-73 39-46
9 шторм Ветер сносит легкие постройки, валит заборы21-26 74-94 47-54
10 сильный шторм Деревья вырываются с корнем, сносятся более прочные постройки27-31 95-112 55-63
11 жестокий шторм Ветер производит большие разрушения, валит телеграфные столбы, вагоны и т. д.32-36 115-130 64-72
12 ураган Ураган разрушает дома, опрокидывает каменные стеныБолее 36 Более 130 73-82

Оружие > Баллистика нарезного оружия

Автор не несет никакой ответственности за любой вид ущерба, понесенного в результате использования присутствующей здесь информации. Автор оставляет на усмотрение читателя, применять полученные здесь сведения, или подвергнуть тщательной проверке в специализированных источниках.

Оптические анемометры

расчет скорости ветра
Ученые-физики, инженеры, задействованные в космических программах, часто прибегают к применению лазерных оптических приспособлений для измерения скорости и направления перемещения воздушных потоков. Работают подобные устройства согласно определению зависимости рассеянного либо отраженного подвижным объектом света от его скорости. Данный способ не предполагает непосредственного воздействия газообразных, твердых либо жидких веществ на элементы измерительного устройства.
Сфера применения оптических анемометров крайне широка, начиная с определения направлений перемещения веществ в живых клетках и капиллярах и заканчивая вычислением скорости движения газов в атмосфере.

Эксплуатация лазерных устройств помогает с высокой точностью рассчитывать скорость воздушных потоков вокруг подвижных объектов, в частности, автотранспорта, летательных аппаратов, космических тел. Полученные расчеты дают возможность исследователям, инженерам и механикам разрабатывать наиболее аэродинамические формы при конструировании техники.

Приборы для измерения скорости и направления ветра.

Приборы, измеряющие скорость ветра, называются анемометрами; измеряющие скорость и направление – анеморумбометрами; регистрирующие скорость и направление – самописцами.

Рисунок 7.1 – Основные румбы

Флюгер станционный (флюгер Вильда) по устройству прост и достаточно широко используется для измерения направления, скорости и порывистости ветра (рис. 7.2). Чувствительным эле­ментом направления ветра в этом приборе является флюгарка 1 с противовесом 2.

Она укреплена на трубке 7, которая надевается на заостренный конец неподвижной оси 3 и свободно вращается вокруг нее. Для определения направления ветра на неподвижной оси расположена муфта 4 с восемью штифтами, указывающими на­правление сторон света. На одном из них укрепляется буква С, на­правленная на север.

Приемником скорости ветра служит прямоугольная доска (пла­стина) 5, свободно качающаяся около горизонтальной оси 6. На оси закреплена дуга 8 с восемью штифтами, по которым от­считывают положение доски, отклоняющейся под действием ветра. На оси 6 есть противовес 10 для уравновешивания дуги 8. Штифты дуги нумеруются от 0 до 7.

Рисунок 7.2 – Флюгер Вильда (по М.Д. Павловой, 1974)

Анемометр ручной чашечный МС-13 (рис. 7.3). Его чувствительным элементом является небольшая вертушка 2 с четырьмя полусферическими чашками, обращенными выпуклостями в одну сторону. Вертушка насажена на ось 1, в нижней части которой имеется червячная (винтовая) нарезка, сопри­касающуюся с зубчатым колесом, передающим вращение вертушки счетному механизму.

Про анемометры:  Прибор для измерения скорости ветра. Метеорологический прибор

шкала 6 имеет 100 делений. По этой шкале от­считывают десятки и единицы оборотов. Малые шкалы имеют 10 делений и служат для отсчета сотен и тысяч оборотов.

Счетный механизм включается и выключается арретиром, вы­ступающий конец которого расположен сбоку корпуса и имеет вид подвижного кольца. Движением арретира вверх (против ча­совой стрелки) счетчик анемометра включают, а движением вниз (по часовой стрелке) – выключают.

В корпусе прибора по обе стороны арретира ввинчены два ушка, через которые протяги­ваются концы шнура, прикрепленного к кольцу для включения и выключения прибора, когда его нельзя достать рукой. Снизу под корпусом прибора имеется стержень с винтовой нарезкой 4 для установки анемометра на деревянном шесте в вертикальном по­ложении.

Рисунок 7.3 – Анемометр ручной чашечный МС-13 (по А.П. Лосеву, 1994)

От механических повреждений вертушка защищена металличе­скими дужками 7. Анемометр хранится в футляре с выключенным механизмом.

Приборы для измерения скорости и направления ветра
Анеморумбометр М-63– дистанционный прибор (рис. 7.4). Им измеряется скорость ветра, осредненная за 10-минут­ный интервал, максимальная мгновенная скорость ветра между сроками наблюдений и направление ветра.

Рисунок 7.4 – Анеморумбометр М-63 ( по М.д. Павловой, 1974)

Принцип действия основан на преобразова­нии направления и скорости ветра в электрические величины. В комплект прибора входит датчик 1, измерительный пульт 2и блок питания 3.

Датчик состоит из обтекаемого корпуса, вращаю­щегося вокруг вертикальной неподвижной стойки. В конце корпуса находится флюгарка 5, а в начале – четырехлопастный винт 4с горизонтальной плоскостью вращения, которая с помощью флю­гарки устанавливается всегда перпендикулярно направлению воз­душного потока.

Измерительный пульт – настольный прибор, на лицевой сто­роне которого размещены указатель мгновенной скорости 6,

ука­затель средней скорости 7 и указатель направления ветра 8.Блок питания состоит из двух батарей аккумуляторов, вольт­метра для измерения напряжения аккумуляторов и тумблера. Блок питания подключается к сети переменного тока.

Для характеристики ветрового режима местности по повто­ряемости направле­ний ветра строится график, назы­ваемый «розой ветров». Он может быть месячным, сезонным, годовым.

Повторяемость ветра для каждого из восьми румбов вычисляется по количеству раз, которое наблюдалось за тот или иной период. Полученные значения выражаются в процентах от общего числа наблюдений (число штилей в 100 % не входит).

При построении розы ветров чертят восемь румбов на­правлений ветра и на них в определенном масштабе отклады­вается повторяемость ветра. По­следовательно соединенные точки и будут характеризовать розу ветров.

Примерная роза ветров

Задача.

1. Построить розы ветров по направлению ветра в мае и июне

МесяцССВВЮВЮЮЗЗСЗШтиль
Май
июнь

Контрольные вопросы

1. Ветер и его характеристики.

2. Значение ветра для сельскохозяйственного производства.

3. Приборы, характеризующие ветер.

4. Ручной анемометр и принцип его действия.

5. Роза ветров и ее построение.

Принцип функционирования

прибор для измерения скорости ветра
Несмотря на разнообразие анемометров, которые отличаются конструктивно, большинство из них работают по принципу определения характера действия воздушного потока на подвижные вращающиеся элементы.
Приборы данной категории способны определять максимальную текущую скорость ветра при дуновении потока в определенном направлении. Отдельные модели выдают показатели объемного расхода воздуха, температуры потока, влажности. Таким образом, функциональный прибор для измерения скорости ветра превращается в портативную метеостанцию.

Советы по выбору

шкала скорости ветра
На что следует обращать внимание при выборе прибора для измерения скорости и направления перемещения воздушных потоков? Определяющее значение здесь имеет перечень задач, что поставлены перед пользователем. В зависимости от этого, значение имеют такие технические характеристики прибора:

  • максимальный измерительный диапазон;
  • величина погрешностей;
  • возможность применения в тех или иных температурных условиях;
  • уровень безопасности для пользователя при воздействии на устройство агрессивных факторов окружающей среды;
  • тип: стационарный либо переносной прибор;
  • степень защищенности механизма от воздействий атмосферных осадков;
  • характер питания устройства и способ формирования данных;
  • габариты прибора;
  • возможность вычисления показателей в ночное время суток (наличие подсветки).

В настоящее время для работы в условиях крайне пониженных температур возможно использование метеорологических приборов с подогревателями. Для рудников и шахт применяют специализированные анемометры, что способны исправно функционировать при высокой запыленности окружающего пространства и во взрывоопасной среде.

Тепловые анемометры

Не слишком востребованы тепловые приборы. Чаще всего необходимость в их применении возникает при измерении показателей медленных воздушных потоков.

Про анемометры:  Купить запчасти, авто в разборе на Кенворт Т2000

Функционирует тепловой датчик скорости ветра по принципу измерения температуры нити накаливания либо специальной пластины, на которую оказывается давление воздуха. При различных показателях потока выделяется определенное количество энергии, которое позволяет поддерживать ту или иную температуру теплового элемента. Таким нехитрым способом и определяется скорость ветра.

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.

Ультразвуковой анемометр

Ультразвуковой анемометр реже других используют для измерения скорости ветра. Как уже понятно из названия, он измеряет скорость звука в помещении, которая меняется в зависимости от направления перемещения воздушных масс.

Двухкомпонентные устройства помимо скорости ветра могут определять, куда он движется в зависимости от частей света. Скорость звука в такой аппаратуре зависит от времени преодоления ультразвуковыми импульсами расстояния от излучателя до ультразвукового микрофона. Практически все анемометры работают от заряжаемых аккумуляторов или батареек.

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.

Чашечный анемометр

Чашечный анемометр имеет самую простую конструкцию: подвижный элемент с четырьмя лопастями. Как только ветер на них воздействует, ось начинает вращаться и передавать данные измерительному прибору. Он фиксирует число вращений лопастей за конкретный период времени. Анемометр этого типа идеально подходит для использования на открытой местности, поэтому ценится метеорологами.

Чашечный анемометр [ править | править код ]

Наиболее распространённый тип анемометра — это чашечный анемометр. Изобретён доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном, работавшим в Арманской обсерватории, в 1846 году. Состоит из четырёх полусферических чашек, симметрично насаженных на крестообразные спицы ротора, вращающегося на вертикальной оси.

Ветер любого направления вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра.

Робинсон предполагал, что для такого анемометра линейная скорость кругового вращения чашек составляет одну треть от скорости ветра, и не зависит от размера чашек и длины спиц. Проделанные в то время эксперименты это подтверждали. Более поздние измерения показали, что это неверно, т. н. «коэффициент анемометра» (величина обратная отношению линейной скорости к скорости ветра) для простейшей конструкции Робинсона зависит от размеров чашек и длины спиц и лежит в пределах от двух до чуть более трёх.

Трёхчашечный ротор, предложенный канадцем Джоном Паттерсоном в 1926 году, и последующие усовершенствования формы чашек Бревортом и Джойнером в 1935-м году сделали чашечный анемометр линейным в диапазоне до 100 км/ч (27 м/с) с погрешностью около 3 %. Паттерсон обнаружил, что каждая чашка даёт максимальный вращающий момент, будучи повёрнутой на 45° к направлению ветра. Трёхчашечный анемометр отличается бóльшим вращающим моментом и быстрее отрабатывает порывы, чем четырёхчашечный.

Оригинальное усовершенствование чашечной конструкции, предложенное австралийцем Дереком Вестоном (в 1991 г.), позволяет с помощью того же ротора определять не только скорость, но и направление ветра. Оно заключается в установке на одну из чашек флажка, из-за которого скорость ротора неравномерна в течение одного оборота (половину оборота флажок движется по ветру, половину оборота — против).

Вращение ротора в простейших анемометрах передаётся на механический счётчик числа оборотов. Скорость подсчитывается по числу оборотов за заданное время, например, минуту, таковы ручные анемометры [5] .

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий