Анемометр. Характеристика. Виды.
Анемометр - это метеорологический прибор, который предназначается для измерения скорости воздушного потока, и, в частности, ветра. Существует множество различных видов анемометров, однако, самые распространенные состоят из чашечной (или лопастной) вертушки, которая закрепляется на оси, соединенной с измерительным механизмом. При возникновении воздушного потока, ветер толкает чашечки и приводит их в движение, благодаря чему они начинают крутиться вокруг оси. В это время измерительный механизм считывает информацию, анализирует и выдаёт на дисплей значение скорости ветра.
Анемометр используется, в первую очередь, на метеостанциях. Кроме того, такие приборы устанавливаются на предприятиях, оборудованных системами кондиционирования производственных помещений. Анемометр используется везде, где существует необходимость измерения скорости воздушного потока.
На данный момент, анемометры, в основном, – это цифровые или электронные приборы. Помимо измерения усредненной скорости ветра за период, они способны, в зависимости от модели, измерять направление ветра, объемный расход воздуха, влажность, температуру (термоанемометр) и давление. Таким образом, анемометр становится портативной метеостанцией.
В зависимости от конструктивных особенностей и принципа действия, выделяют несколько видов анемометров:
- Анемометр чашечный
- Анемометр крыльчатый (лопастной)
- Термоанемометр (Анемометр ультразвукового типа).
Существуют также и другие, более экзотические виды (пневмоанемометры или тепловые анемометры), однако, они почти не используются или используются в узких областях в лабораторных условиях. Например, существует анемометр, принцип действия которого основывается на измерении температуры пластины или тонкой открытой нити накаливания. На эту пластину или нить дует ветер, скорость которого нужно измерить. При обдувании пластины ветром, она охлаждается. При этом, чем сильнее дует воздушный поток, тем сильнее охлаждается пластина. Т.е. по температуре пластины можно вычислить скорость ветра. Такой анемометр называется тепловой, и хотя этот прибор, не инерционен и высокоточен, он имеет множество недостатков в виде надежности и необходимости постоянной калибровки. Тепловой анемометр встречается крайне редко, это достаточно экзотичное устройство.
Чашечный анемометр
Чашечный анемометр был изобретен Джоном Робинсоном в 1846 году. Это был самый первый, простой по своему устройству прибор для измерения скорости ветра. Название свое, этот анемометр получил благодаря форме лопастей в виде полусфер, похожих на чашки.
Чашечные анемометры могут измерять скорость ветра лишь в одной плоскости, перпендикулярной оси вращения. Поток воздуха вращает чашки, и по скорости их вращения вычисляется скорость ветра.
Крыльчатый анемометр
Крыльчатый анемометр, также называемый «лопастной анемометр», а если переводить дословно его название (windmill anemometer) на русский язык – «мельничный анемометр», появился, как результат эволюции и развития чашечного анемометра.
Главное отличие крыльчатого анемометра от чашечного состоит в том, что деталь улавливающая скорость ветра выполнена в форме вентилятора, а не в виде чашек. Поток воздуха, попадая на вентилятор, вращает лопасти и по скорости их вращения измеряется скорость ветра.
Крыльчатый анемометр внешне может напоминать флюгер. Он также, как и флюгер, меняет свое направление в зависимости от направления ветра, выстраиваясь вдоль него. Лопасти, закрепленные на конце анемометра, вращаются со скоростью ветра. Соответственно, кроме скорости воздушного потока, крыльчатый анемометр может определять направление ветра, и в этом состоит его преимущество перед чашечным анемометром.
Термоанемометр (Ультразвуковой анемометр)
Термоанемометр или ультразвуковой анемометр – это, по сути, акустический прибор. Принцип действия анемометров ультразвукового типа состоит в измерении скорости звука, которая изменяется в зависимости от направления ветра. Информация об измеряемых характеристиках звука преобразуется в сигнал, благодаря которому и вычисляется скорость звука.
Ультразвуковой анемометр, по сравнению с первыми двумя видами анемометров, намного современнее и, поэтому, для интеграции в системы автоматики чаще всего используется такой анемометр. Термоанемометр - это полноценный контрольно-измерительный прибор.
Принцип действия такого анемометра заключается в том, что скорость звука изменяется в зависимости от того в каком направлении она измеряется, т.е. используется свойство зависимости скорости звука от направления ветра. Ультразвуковой анемометр, в первую очередь, измеряет скорость звука, а только потом, электронно-цифровым блоком путем преобразований вычисляется скорость ветра. Однако, почему, всё-таки, термоанемометр называется «термо»? Подобно обычному акустическому термодатчику, этот анемометр определяет температуру ветра.
Однако, не смотря на то, что мы объединили в одну группу приборы, которые действуют по принципу измерения скорости звука, различия внутри этой группы всё-таки существуют. Различают двухмерные и трехмерные ультразвуковые анемометры, а также термоанемометры. Двумерный анемометр может измерять скорость и направление только горизонтальных потоков воздуха. Трехмерный анемометр способен проводить измерения первичных физических параметров, таких как, время прохода импульса, а затем пересчитывать их в три компоненты направления ветра. Термоанемометр, помимо трех компонент направления ветра, имеет возможность измерять еще и температуру воздуха ультразвуковым методом.
