Анемометр

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Чашечный анемометр
Карманный анемометр

Анемо́метр, ветроме́р[1][2] (от др.-греч. ἄνεμος — ветер и μετρέω — измеряю) — метеорологический прибор для измерения скорости ветра. Состоит из чашечной (или лопастной) вертушки, укреплённой на оси, которая соединена с измерительным механизмом. При возникновении воздушного потока ветер толкает чашечки, которые начинают крутиться вокруг оси.

Анемометр замеряет число оборотов чашечек вокруг оси за заданное время, что равно определённому расстоянию, после чего рассчитывается средняя скорость ветра, расстояние делится на время (анемометр ручной). Либо чашечки соединены с электрическим индукционным тахометром, что позволяет прибору сразу показывать скорость ветра на данный момент, без дополнительных вычислений, и следить за изменениями скорости ветра в реальном времени.

Ручной крыльчатый анемометр предназначен для измерения скорости направленного воздушного потока в трубопроводах и каналах вентиляционных устройств. Приёмная часть прибора — лёгкое ветровое колесо (крыльчатка), ограждённое металлическим кольцом для защиты от механических повреждений. Движение оси крыльчатки передаётся на систему зубчатых колёс, приводящих в движение стрелки счётного механизма. Такого типа анемометры применяются чаще всего при измерении скорости и объёмного расхода воздушного потока в вентиляционных отверстиях, воздуховодах жилых и производственных зданий. Наиболее распространённые анемометры с крыльчаткой-зондом — это testo 416, Анемометр ИСП-МГ4, Анемометр АПР-2 и другие.

Чашечный анемометр[править | править вики-текст]

Самый простой тип анемометров — это чашечный анемометр. Он был изобретён доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном в обсерватории Армы, в 1846 году. Он состоял из четырёх чашек полусферической формы, насаженных на спицы ротора, вращавшегося на вертикальной оси.

Чашечный анемометр с вертикальной осью расположенный на Скаджит Бэй, штат Вашингтон. Июль-Август, 2009.

Горизонтальный поток воздуха с любого направления вращал ротор со скоростью, соответствующей скорости ветра.

Робинсон считал, что для его анемометра линейная скорость движения чашек составляет одну треть скорости ветра независимо от размера чашек и длины спиц; отдельные эксперименты того времени это подтверждали. На самом деле это неверно, т.н. "коэффициент анемометра" (обратная величина) для простейшей конструкции Робинсона зависит от размеров чашек и 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 сделали чашечный анемометр линейным в диапазоне до 100км/ч (27м/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 (1991), 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 колеса меняется в течение одного оборота (пол-оборота флажок движется по ветру, пол-оборота - против). Зная угол этой неравномерности относительно "статора" метеостанции, можно определить и направление ветра. Самые распространенные модели современности среди чашечных анемометров это МС 13, М 95ЦМ, анемометр АРЭ Чашечные анемометры применяются в основном на башенных кранах, для сигнализации повышения скорости ветра.

Тепловой анемометр[править | править вики-текст]

Датчик лабораторного теплового анемометра

Представляет собой открытую тонкую нить накаливания (вольфрам, нихром и т.п.), нагретую выше температуры среды и охлаждаемую воздушным потоком. Сопротивление нити изменяется с температурой и определённым образом зависит от скорости ветра и плотности воздуха. В зависимости от схемы включения датчика различают приборы с фиксированным током через нить, фиксированным напряжением на нити и с фиксированной её температурой.

Данный принцип используется в большинстве современных ДМРВ автомобилей.

Конструкция имеет недостатки как очевидные (хрупкость), так и менее очевидные (нарушение градуировки из-за быстрого старения горячей проволоки), но в силу очень малой инерционности она широко применяются в аэродинамических экспериментах для измерения локальной турбулентности и пульсаций потока. Часто изготовляются самими экспериментаторами.

Ультразвуковой анемометр[править | править вики-текст]

Трёхмерный ультразвуковой анемометр GILL WindMaster

Принцип действия анемометров ультразвукового типа — в измерении скорости звука, которая изменяется в зависимости от направления ветра. Различают двумерные ультразвуковые анемометры, трехмерные ультразвуковые анемометры и термоанемометры. Двумерный анемометр способен измерять скорость и направление горизонтального ветра. Трехмерный анемометр проводит измерение первичных физических параметров — времен проходов импульсов, а затем пересчитывает их в три компоненты направления ветра. Термоанемометр, помимо трех компонент направления ветра, способен измерять еще и температуру воздуха ультразвуковым методом.

Многие современные модели электронных анемометров позволяют измерять не только скорость ветра (это основное предназначение прибора), но и объемный расход воздуха, температуру воздуха (термоанемометр), влажность воздушного потока (термоанемометр с функцией измерения влажности). Российскими предприятиями также выпускаются многофункциональные приборы, которые содержат в себе функции как термоанемометра, так и гигрометра (измерение влажности) и манометра (измерение дифференциального давления в воздуховоде). Например, метеометр МЭС200, дифманометр ДМЦ01М. Такие приборы используются при создании, обследовании, ремонте, поверке вентиляционных шахт в зданиях любого типа.

Как правило, все выпускаемые на территории РФ анемометры подлежат обязательной сертификации и государственной поверке, так как являются средствами измерения. Некоторые народные умельцы делают самодельные анемометры для собственных бытовых нужд, например, для сада-огорода.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Ветромер // Толковый словарь русского языка: В 4 т. / Под ред. Д. Н. Ушакова. — М.: Гос. ин-т «Сов. энциклопедия»; ОГИЗ, 1935. — Т. 1.
  2. Самойлов, К. И. Ветромер // Морской словарь. — М.—Л.: Госвоенморздат, 1941.

Ссылки[править | править вики-текст]

Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «анемометр»