Анемометр чашечный: главное об устройстве, рейтинг моделей

Анемометром называют устройство, использующиеся в метеорологии для показания скорости и направления ветровых волн. Составляющие компоненты: чашечная верхушка, крепко прицепленная к оси прибора, соединяется с механизмом измерения. Когда воздушный поток проходит сквозь приспособление, чашечки или лопасти активизируются и начинают вращаться вокруг осевого столба.

ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки должны быть выполнены операции, указанные в табл.1.

Таблица 1

Наименование операции

Номер пункта МУ по поверке

Обязательность проведения операции при:

выпуске из произ-водства

выпуске после ремонта

эксплуа-ации и хранении

Внешний осмотр

7.1

да

да

да

Опробование

7.2

да

да

да

Определение чувствительности

7.3

да

да

да

Определение диапазона измерения

7.4

да

да

да

Определение градуировочной характеристики

7.5

да

да

да

Определение основной погрешности

7.6

да

да

да

1.2. Анемометр должен подвергаться поверке не реже 1 раза в 2 года. Вид поверки — ведомственная.

Основные разновидности современных анемометров

Прежде всего, следует сказать, что на рынке анемометров принято выделять стационарные и портативные модели. Первые из них, в силу своей громоздкости, чаще всего применяют в метеорологии, а также на кайт-станциях – профессиональных базах для занятий кайтсёрфингом. Наиболее широко распространены портативные анемометры, которые также подходят для профессионального применения. Разберём наиболее распространённые конструкции таких приборов.

Чашечный анемометр. Это своего рода классический образец измерителей, «прародитель» всех современных моделей. Конструктивно он представляет собой устройство, в котором вокруг оси вращаются 4 полусферы. Ось соединяется с системой, производящей определение скорости ветра, исходя из числа совершаемых им «оборотов». Так как чашечный анемометр – это наиболее простая версия прибора, результаты измерений являются весьма приблизительными. Кроме того, недостаток подобной конструкции определяется тем, что замеры могут осуществляться только в одном направлении – параллельном оси прибора.

Крыльчатый анемометр. Данную конструкцию также именуют «анемометр с крыльчаткой», он же «лопастный анемометр» либо «мельничный анемометр». Под «крыльчаткой» понимают вентилятор, закреплённый на оси данного типа оборудования. Анемометр крыльчатой конструкции обладает крайне малым весом, моментально отзывается на движение ветра и, как следствие, отображает все изменения. Устройства данного типа оснащают зондом, который удобно погружать в воздуховоды. Прибор демонстрирует высокую точность анализа, прочность конструкции и долговечность. Отлично подходит для работников жилищно-коммунальной сферы, специалистам по монтажу систем кондиционирования и обогрева и т. д.

Термоанемометр. Данный прибор, в отличие от предыдущих типов, не наделён вращающимися чувствительными элементами. Вместо этого скорость воздуха вычисляется, исходя из сопротивления и характера охлаждения воздушными потоками накалённой вольфрамовой нити. Отсюда прибор и получил своё название – термоанемометр. Данный тип прибора широко распространён в уже упомянутом кайтсерфинге – в особенности, потому, что современные термоанемометры выполняют сразу три измерительные функции – определение скорости, направления и температуры воздушных потоков. Термоанемометры также выбирают для анализа герметичности дверей и оконных рам. И, наконец, особенностью моделей данного типа является их способность работать в условиях достаточно разряженной воздушной среды.

Другие распространённые типы анемометров. Среди других современных разновидностей анемометров можно отметить цифровые приборы нового поколения, наделённые, так же, как и термоанемометр, изобилием дополнительных функций. Так, например, устройство может замерять давление, высоту, уже упомянутую температуру воздуха и другие параметры, обладать функцией памяти, возможностью рассылки данных и т. п. Многие из таких приборов являются полноценными метеостанциями (погодными станциями) и применяются в различных сферах деятельности для решения широкого спектра задач.

Читайте также:  Дачный инвентарь: какой инструмент для дачи и огорода выбрать? советы

Что нужно делать, чтобы получился самодельный анемометр

1. Иголкой проделай в теннисном мяче два крошечных отверстия одно напротив другого. Проще всего это сделать, нагрев кончик иглы на огне.

2. Продень швейную нитку или рыболовную леску сквозь мячик, оставив с одной стороны, примерно сорок пять сантиметров. Крепко привяжи ее и отрежь излишнюю длину.

Что нужно делать, чтобы получился самодельный анемометр

3. Привяжи второй конец лески к палочке и обмотай ее ниткой, пока расстояние между палочкой и верхом мяча не достигнет тридцать сантиметров.

4. С помощью клейкой ленты прикрепи палочку к транспортиру. Нитка должна свисать с его наружной стороны из центральной точки.

5. Чтобы измерить скорость ветра, расположи транспортир в направлении ветра. Держи его за углы как можно дальше от себя. Нитка не должна касаться транспортира. При нулевой скорости ветра нитка будет висеть прямо вниз вдоль отметки девяносто градусов. Когда подует ветер, сними показания градусов и затем проверь по таблице скорость ветра.

Мы с вами провели очередной опыт и на этот раз измерили скорость ветра, которая постоянна в регионе, где вы проживаете. Проводить различные опыты и эксперименты очень интересно, увлекательно и познавательно. Особенно для таких любознательных мальчиков и девочек, как вы. Вы можете провести и другие опыты по различным направлениям и предметам. Например, очень интересно будет узнать, как же ведут себя муравьи в своей колонии, что делают под землей черви, как можно вырастить собственный кристалл или извлечь ДНК, как сделать самому электромагнит, научится ходить по воде, сконструировать свой телескоп для наблюдения за звездами, построить самодельный компас и многое, многое другое.

Что нужно делать, чтобы получился самодельный анемометр

Самые популярные модели

На рынке сейчас представлено большое разнообразие моделей чашечных анемометров с совершенно разной ценовой политикой как иностранного происхождения, так и отечественного. Также существуют достаточно много сайтов, блогов, видео-уроков и примеров для того, чтобы сделать ручной чашечный анемометр собственными силами.

Но, несмотря на широкий выбор и возможность использовать самодельные приборы, выделяют несколько моделей, которые очень часто встречаются в различных практиках для измерения скоростей воздушных потоков и других дополнительных задач.

Модели, которые за счёт своих функциональных возможностей и удобств в эксплуатации, завоевали высокую популярность у потребителей:

Самые популярные модели
  • Анемометр РСЕ-А 420:

Чаще всего встречается в агро-сфере и в спорте. Устройство устойчиво к попаданию воды на дисплей. Единицы измерения: м/с, км/ч, фут/мин, узлы и миль/ч. Отображает текущее, минимальное или максимальное значения.

Автоматическое отключение устройства позволяет сохранять заряд батарей. Функция сохранения последних 100 измерений. Степень защиты: IP65. Производство: Германия. Гарантия: 1 год.

  • Анемометр Skywatch METEOS:

Прибор измеряет текущую скорость ветра, максимальное и минимальное значение. Кроме того, присутствуют датчики измерения температур окружающей среды и охлаждения воздушного потока. Единицы измерения — м/с, км/ч, футы/сек, мили/ч, узлы, бофорты.

Самые популярные модели

Измеряет среднее значение за промежуток времени от 3 секунд до суток. Автоматическое отключение дисплея – 5 секунд. Степень зашиты IP67, что допускает кратковременное нахождение под водой на уровне 1 м, и делает его особо популярным в области водного спорта. Также часто используют в промышленности (в шахтах, дымоходах). Производство: Швейцария. Гарантия: 1 год.

  • Анемометр AM-4836C:

Многозадачный инструмент, так как проводит измерение основной характеристики (скорости ветра), температуры воздуха, а также направление потока, что возможно благодаря флюгерному директору, который входит в комплект к данному прибору. Единицы измерения: м/с, км/ч, миль/ч, º C, CFM, CMM.

Читайте также:  Дровокол своими руками. Виды устройств и инструкции

Есть дополнительная функция расчета объемного расхода воздуха. Дисплей с подсветкой и автоматическим отключением. Предназначен для метеорологических и навигационных измерений; широко используется в промышленности (шахты, вентиляционные каналы, отопления и холодильные установки). Производство: Китай. Гарантия: уточнять при покупке.

Самые популярные модели

Анемометр чашечный – необходимый прибор, который применяется во многих областях. Несмотря на внушительный «возраст» идеи механизма и его принципа, устройство с каждым поколением модифицируется, «наращивая» в своём арсенале дополнительные возможности.

Не трудно предположить, что в будущем инструмент будет также существовать, а вот какие дополнительные возможности будут включены – вопрос остаётся открытым.

Классификация

Прибор для измерения скорости ветра в своей структуре имеет датчик, который контактирует непосредственно с воздушным потоком. В зависимости от вида данного датчика выделяют следующие типы анемометров:

  • Вращающиеся, в которых отдельные элементы конструкции начинают вращаться под воздействием скорости ветра.
  • Ультразвуковые, которые по-другому называют акустическими.
  • Нагревательные, их еще называют термическими.

Классификация
  • Оптические, которые в свою очередь делятся на лазерные и допплеровские.
  • Динамические, чей принцип работы основан на базе трубки Пито-Прандтля.
  • Поплавковые.
  • Вихревые.

Это список приборов, которые можно встретить в настоящее время.

Чашечные анемометры

В качестве чувствительного органа служат 3 или 4 полусферических чашки, посаженных на ось с помощью соединительных спиц. Поток воздуха действует на чашки с разной силой (выпуклая часть обтекается, а вогнутая оказывает сопротивление), в результате система получает вращательный импульс.

Ручной механический анемометр оснащён несколькими чашками. Циферблат представляет собой счётчик оборотов с тремя шкалами: единицы, сотни и тысячи. Линейная скорость чашек не совпадает со скоростью воздушного потока. Коэффициент анемометра (величина, обратная отношению скоростей потока и чашек) находится в интервале от двух до трёх единиц. Кроме того, характеристика устройства — нелинейная. В связи с этим для использования прибора требуется градуировочный график и секундомер. Порядок измерения: фиксируют количество оборотов за некоторый временной интервал, по графику находят пройденное воздушным потоком расстояние и делят его на время измерения. Получается искомая скорость ветра, причём она является средней скоростью за этот промежуток времени. Диапазон измерения: 1–20 м/с.

Чашечные анемометры

Ручной индукционный анемометр имеет 3 чашки, что увеличивает крутящий элемент устройства и повышает быстроту отклика на изменение скорости ветра. Дополнительных графиков у этого прибора нет, и засекать время тоже не требуется, поскольку измерение производится в реальном масштабе времени. С увеличением скорости потока индукционная катушка закручивает подпружиненную шкалу, которая показывает мгновенную скорость потока. Область измерения находится в диапазоне от 0,2 до 30 м/с.

Виды анемометров

Чашечный анемометр

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.

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.

Читайте также:  Как сделать надежный снегоуборщик своими руками

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.

Лопастный анемометр

Ещё один анемометр — это лопастный. На английском — windmill anemometer, дословный перевод — мельничный анемометр.

C изменением направления ветра ось пропеллера должна ориентироваться в этом же направлении; для этих целей используются флюгер или устройство, его заменяющее. Для измерения скорости потока, не изменяющего своего направления, например, в воздуховодах шахтах и зданий, используются вертушки с жёстко закреплённой осью.

Однако в последнее время всё больше предпочитают использовать другие конструкции, без подвижных частей.

Тепловой анемометр

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. В зависимости от схемы включения датчика различают приборы с фиксированным током через нить, фиксированным напряжением на нити и с фиксированной её температурой.

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

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.

Разнообразие моделей

В зависимости от принципа действия, прибор для измерения скорости ветра изготавливается в трех вариантах:

  • Механический. За счет движения воздуха в них происходит вращение отдельных элементов. В данную категорию относится анемометр чашечный и крыльчатый (или лопастной). Они отличаются между собой конструкцией элемента, который воспринимает потоки воздуха.
  • Нагревательные (или тепловые). В их конструкцию входит нагревательный элемент (обычно это простая накаливаемая проволока). Под воздействием движущихся воздушных масс данный элемент остывает. Прибор определяет степень снижения температуры.
  • Ультразвуковые, которые измеряют скорость движения звука. Звук, проходя сквозь движущийся газ, обладает различной скоростью. Если он движется навстречу ветру, то его скорость будет ниже. И наоборот, при движении в одну сторону с ветром, его скорость будет выше, чем в неподвижном воздухе.