Zařízení pro rychlost a směr větru. Zařízení pro měření rychlosti větru (anemometr): typy, návod
Anemometr je meteorologický přístroj, který měří rychlost proudění vzduchu a větru. Byl vynalezen v roce 1667. Moderní anemometry kromě rychlostních charakteristik vzduchových hmot měří teplotu vzduchu.
Klasifikace anemometrů a princip jejich činnosti
Existuje mnoho typů anemometrů, ale nejčastěji používané pro měření jsou:
- pohár;
- okřídlený;
- ultrazvukové.
Hrníčkový anemometr
Hrníčkový anemometr má nejjednodušší konstrukci: pohyblivý prvek se čtyřmi lopatkami. Jakmile na ně působí vítr, osa se začne otáčet a přenášet data do měřicího zařízení. Zaznamenává počet otáček lopatek za určité časové období. Tento typ anemometru je ideální pro použití na otevřených prostranstvích, a proto jej oceňují meteorologové.
Lopatkový anemometr
Lopatkový anemometr je nejběžnějším přístrojem pro měření rychlosti vzdušných hmot. Skládá se z oběžného kola chráněného kroužkem a připojeného přímo nebo ohebným vodičem k měřicímu přístroji. Tato konstrukce umožňuje jeho použití pro záznam rychlosti vzduchu na těžko dostupných místech.
Ultrazvukový anemometr
K měření rychlosti větru se méně běžně používá ultrazvukový anemometr. Jak již z názvu vyplývá, měří rychlost zvuku v místnosti, která se mění v závislosti na směru pohybu vzdušných hmot.
Kromě rychlosti větru dokážou dvousložková zařízení určit, kde se vítr pohybuje v závislosti na částech světa. Rychlost zvuku v takovém zařízení závisí na době, kterou potřebují ultrazvukové impulsy k překonání vzdálenosti od vysílače k ultrazvukovému mikrofonu. Téměř všechny anemometry jsou napájeny dobíjecími bateriemi nebo dobíjecími bateriemi.
Rozsah použití anemometrů
Moderní digitální zařízení je vybaveno displejem z tekutých krystalů. Zobrazí se na něm výsledek měření. Můžete si vybrat, v jakých jednotkách se má rychlost větru zobrazovat, a někdy připojit zařízení k počítači, sbírat data synchronizací anemometru s časem PC nebo nasbírané informace nahrát do samostatného souboru.
Lopatkový anemometr se ve stavebnictví používá k určení rychlosti pohybu vzduchových hmot ve ventilaci, potrubí a šachtách. Toto zařízení se také používá v zemědělství k testování klimatizačních systémů. Včasná diagnostika rychlosti pohybu vzdušných mas pomůže předcházet různým onemocněním zvířat a zastavit nebo zabránit šíření infekce. Většina moderních modelů anemometrů počítá rychlost větru, objem vzduchu a dokonce i vlhkost vzduchu.
Video z „Pro Shop“: Anemometr - zařízení pro měření rychlosti větru
Na kite spotech je bohužel dost často vidět následující obrázek: začátečník vypustí draka do nebe a nezvládne nápor ani na hraně větrného okénka, kde je minimální. A když zvedl vrchlík nad hlavu k zenitu, začne být takový rádoby kiter nekontrolovatelně vytahován do nebe. Ve světě kite fandů má tento koncept dokonce svůj vlastní termín – „čajový sáček“. To vše může pro nováčka skončit velmi špatně.
Abyste se této situaci vyhnuli, musíte přísně dodržovat doporučení výrobce týkající se přizpůsobení plochy vašeho vrchlíku síle větru, ve kterém jej lze použít.
A k určení síly (rychlosti) větru používají kiteři speciální měřicí přístroje - anemometry, nebo jednodušeji řečeno kitephen - stroj, zařízení, animometr :)
Recenze elektronických anemometrů JDC
Lídrem na trhu ve výrobě anemometrů je švýcarská společnost JDC Electronic, která se vývojem větroměrů zabývá již více než čtvrt století. Za tuto dobu si její produkty právem získaly obrovskou oblibu mezi lidmi, kterým otázka „Jak dlouho to fouká?“ “ je důležité.
Mezi obrovskou rozmanitostí modelů JDC nás zajímají ruční anemometry individuálního typu. V řadě JDC jsou zastoupeny dvěma hlavními skupinami podle typu mechanismu, který určuje sílu větru - křídlo a pohár.
Oběžné kolo (malá vrtule o průměru 12-17 mm, namontovaná svisle) je třeba umístit podél toku, aby bylo možné přesně určit sílu větru, ale miska (vrtule o průměru 54 mm, namontovaná vodorovně) vyžadovat toto.
Lopatkové anemometry JDC
Z lopatkových anemometrů posledních let je skutečným hitem. Namíříme zařízení po větru a dostaneme na obrazovku hlavní čísla, která potřebujeme: rychlost a maximální poryv. Stejně jako všechny modely Xplorer je tento anemometr velmi malý a lehký – pouhých 50 gramů. K zařízení je připojena šňůrka, kterou je vhodné pověsit na krk a v případě potřeby použít. Nechybí podsvícení displeje. Anemometry řady Xplorer se nebojí cákání a úplného plavání ve vodě.
Měření větru a určení směru, kterým fouká, je známé jako observatoř nebo anemometr. Taková zařízení se používají, když je nutné řídit parametry pohybu vzdušných hmot.
Princip fungování
Přes rozmanitost anemometrů, které se liší konstrukcí, většina z nich pracuje na principu určování charakteru působení proudění vzduchu na pohyblivé rotační prvky.
Zařízení této kategorie jsou schopna určit maximální proud při proudění v určitém směru. Některé modely poskytují indikátory objemového průtoku vzduchu, průtokové teploty a vlhkosti. Funkční přístroj na měření rychlosti větru se tak promění v přenosnou meteostanici.
Typy
Existuje několik samostatných typů zařízení schopných vypočítat rychlost větru. V současné době se pro tento účel rozlišují následující typy zařízení:
- rotační;
- vír;
- tepelný;
- dynamometr;
- optický;
- ultrazvukové.
Pojďme se blíže podívat na zařízení každého typu, určit jejich možnosti a způsoby provozu.
Rotační anemometry
Meteorologický přístroj může být vybaven miskami nebo lopatkami, které působí jako citlivý prvek. Ty jsou pohyblivě namontovány na svislé tyči a připojeny k měřiči. Pohyb proudů vzduchu způsobuje, že se takovéto točny otáčejí kolem osy. Při pohybu měřící mechanismus zaznamenává počet otáček za určitý časový úsek. Vizuální informace poskytuje stupnice rychlosti větru nebo digitální displej.
Návrhy tohoto typu byly vynalezeny poměrně dávno. Navzdory nástupu pokročilejších přístrojů však rotační anemometry stále úspěšně používají meteorologové po celém světě.
Vírové anemometry
V takových zařízeních se rychlost měří v důsledku působení proudů vzduchu na lehké oběžné kolo umístěné ve svislé rovině. Stejně jako v předchozím případě otáčení oběžného kola ovlivňováním systému přenáší data do počítacího mechanismu.
V současnosti jsou nejrozšířenější ruční vírové anemometry. Ty se používají k měření rychlosti proudění vzduchu ve ventilačních systémech a potrubích a jsou instalovány ve vzduchovodech průmyslových a obytných zařízení.
Tepelné anemometry
Tepelné spotřebiče nejsou příliš žádané. Nejčastěji vzniká potřeba jejich použití při měření pomalých průtoků vzduchu.
Termální vítr funguje na principu měření teploty žhavícího vlákna nebo speciální desky, na kterou je aplikován tlak vzduchu. Při různém průtoku se uvolňuje určité množství energie, což umožňuje udržovat určitou teplotu tepelného článku. Tímto jednoduchým způsobem se určuje rychlost větru.
Anemometry dynamometrů
Zařízení pro měření rychlosti větru může fungovat i tak, že se zjišťuje tlak proudění větru uprostřed trubice ve tvaru L na jedné straně utěsněné. Údaje se získávají porovnáním přetlaku vzduchu vně a uvnitř prvku.
Dynamometr pro měření rychlosti větru se používá nejen v meteorologii. Podobná zařízení jsou instalována ve ventilačních systémech a plynových potrubích, kde se počítá objemový průtok a jejich rychlost.
Ultrazvukové anemometry
Princip činnosti zařízení této kategorie je založen na stanovení na přijímači v závislosti na indikátorech hmotnostního průtoku vzduchu. Jsou zde prezentovány nejpřesnější, moderní přístroje, které také umožňují zaznamenávat směr proudění větru.
Existují trojrozměrné a dvourozměrné ultrazvukové přístroje. První umožňují získat ukazatele směru pohybu toků ve třech složkách. Dvourozměrný meteorologický přístroj zase umožňuje měřit směr a rychlost větru pouze v horizontální rovině. Některé ultrazvukové systémy počítají teplotu proudění vzduchu.
Optické anemometry
Fyzici a inženýři zapojení do vesmírných programů se často uchylují k použití laserových optických zařízení k měření rychlosti a směru proudění vzduchu. Taková zařízení fungují podle určení závislosti světla rozptýleného nebo odraženého pohybujícím se objektem na jeho rychlosti. Tato metoda nezahrnuje přímé vystavení plynných, pevných nebo kapalných látek prvkům měřicího zařízení.
Rozsah použití optických anemometrů je extrémně široký, počínaje určováním směrů pohybu látek v živých buňkách a kapilárách a konče výpočtem rychlosti pohybu plynů v atmosféře.
Provoz laserových zařízení pomáhá přesně vypočítat rychlost proudění vzduchu kolem pohybujících se objektů, zejména vozidel, letadel a vesmírných těles. Výsledné výpočty umožňují výzkumníkům, inženýrům a mechanikům vyvinout při navrhování zařízení ty nejaerodynamičtější tvary.
Na co si dát pozor při výběru přístroje na měření rychlosti a směru proudění vzduchu? Rozhodující význam zde má seznam úkolů přiřazených uživateli. V závislosti na tom jsou důležité následující technické vlastnosti zařízení:
- maximální rozsah měření;
- velikost chyb;
- možnost použití v určitých teplotních podmínkách;
- úroveň bezpečnosti pro uživatele, když je zařízení vystaveno agresivním faktorům prostředí;
- typ: stacionární nebo přenosné zařízení;
- stupeň ochrany mechanismu před účinky srážek;
- povaha napájení zařízení a způsob generování dat;
- rozměry zařízení;
- schopnost vypočítat indikátory v noci (přítomnost podsvícení).
V současné době je možné pro práci v podmínkách extrémně nízkých teplot použít meteorologické přístroje s topnými tělesy. Pro doly a doly se používají specializované anemometry, které jsou schopny správně fungovat ve vysoce prašném prostředí a ve výbušném prostředí. Taková funkční zařízení vydrží vystavení vysoké vlhkosti a zůstanou funkční i při významných změnách teploty.
Nakonec
Jak vidíte, v závislosti na osobních potřebách je možné zvolit nejvhodnější zařízení pro záznam indikátorů průtoku vzduchu. Jsou zde však potíže. Vzhledem k tomu, že všechny anemometry jsou měřicí přístroje, podléhají certifikaci a certifikaci v příslušných vládních úřadech.
Zařízení na měření rychlosti větru, jeho síly a také určování směru jeho pohybu se v meteorologii nazývá anemometr. Málokdo dnes ví, co to je, protože přístroj se na rozdíl například od barometru nerozšířil, ale stále se používá při měření parametrů větru jak na meteorologických stanicích, tak v některých sportech, například v jachtingu.
Používá se i v jiných vědeckých oborech k měření rychlosti plynů nebo vzduchu, ale jeho nejoblíbenější použití je stále jako měřič rychlosti větru.
Princip činnosti zařízení
Princip činnosti většiny těchto zařízení je následující: k měřiči je připevněn nějaký druh rotačního prvku. Když fouká vítr pohyblivá část zařízení vstoupí v platnost a parametry vlivu na rotační prvek se přenesou do měřicího zařízení. Takto fungují mechanické anemometry, které zahrnují dva typy: pohárkové a lopatkové.
K dispozici je také tepelný anemometr založený na měření posunů teploty topného tělesa vůči výchozí hodnotě vlivem větru (čím vyšší je rychlost vzdušných hmot, tím nižší je teplota topné těleso) a ultrazvukové, založené na měření posunů rychlosti zvuku vzhledem ke směru vzdušných hmot (pokud rychlost zvuku klesá vzhledem k rychlosti v klidném vzduchu, znamená to, že se pohybuje proti větru, pokud se zvyšuje, pohybuje se s větrem).
Typy zařízení
- Hrníčkový anemometr
Principem činnosti je měření charakteru dopadu vzduchových hmot na speciální misky namontované na svislé ose. Když fouká vítr, kalíšky se otáčejí kolem osy. Měřič zaznamenává počet otáček kolem osy v čase určuje rychlost větru. Údaje jsou přenášeny na stupnici rychlosti větru, někdy se používá elektronický měřič.
- Lopatkový anemometr
Principem jeho činnosti je měření charakteru účinku větru na miniaturní kolo (oběžné kolo), namontované na svislé ose a chráněné kovovým kroužkem na ochranu před mechanickým poškozením. Když se vítr pohne oběžné kolo se otáčí, což je přenášeno soustavou ozubených kol na měřidlo. Toto zařízení má také dva typy měřidel: ruční a elektronické.
- Tepelný
Je založena na změně Nusseltova čísla, tedy zvýšení tepelných ztrát z ohřívaného tělesa v poměru ke zvýšení rychlosti pohybu vzdušných hmot. Tento jev lze pozorovat v životě – při stejné teplotě vzduchu se za větrného počasí ochlazuje než za bezvětří. Toto zařízení představuje kovový drát zahřátý na teplotu přesahující teplotu média.
V závislosti na rychlosti proudu, jeho hustotě a vlhkosti větru uvolňuje drát určité množství energie, což umožňuje udržovat určitou teplotu drátu. Měřič zaznamenává tepelné ztráty a zobrazuje parametry pohybu větru na obrazovce. Zařízení má však 2 nevýhody:
- Nízká pevnost tepelného prvku, protože je reprezentován velmi tenkým drátem.
- Chyba čtení se časem zvyšuje v důsledku znečištění a oxidace drátu.
S ohledem na výše uvedené se používají zpravidla v aerodynamice k měření parametrů pohybu vzdušných hmot, protože tepelné anemometry jsou na rozdíl od mechanických bez setrvačnosti, což je nezbytnou podmínkou pro vedení aerodynamických experimenty.
- Ultrazvukový anemometr
Principem činnosti je povaha změny rychlosti zvuku při pohybu vůči větru. Můžete tak měřit nejen aktuální sílu větru, ale i směr jeho pohybu. Protože rychlost zvuku závisí také na teplotě vzduchu, pak tento anemometr je vybaven také teploměr, na základě jehož odečtů se provádějí korekce konečných výsledků parametrů pohybu vzdušných hmot, vydávaných anemometrem.
Ultrazvukový anemometr je dnes nejpřesnějším a nejmodernějším zařízením v této kategorii. Některé elektronické anemometry dokážou mimo jiné měřit i teplotu vzduchu v době pohybu vzduchových hmot a také jeho vlhkost.
Závěr
Rusko vyrábí i víceúčelová zařízení této kategorie, kombinující funkce různých typů anemometrů, jako např. měření teploty vzduchu(horký anemometr), jeho vlhkost (gyrometr), stejně jako výpočet objemového průtoku vzduchu. Takovým anemometrem je například meteorometr MES200 a difnamometr DMTs01M. Tato zařízení se používají pro kontrolu, opravy a ověřování ventilace v budovách.
Všechny vyrobené na území Ruska jsou evidovány ve státním registru měřidel a podléhají povinnému ověřování. To je důvod, proč v Rusku neexistují anemometry bez ověření.
Rychlost pohybu vzdušných proudů lze nejúspěšněji měřit pomocí větroměru ( anemometr). Rozšířil se hrnkový anemometr - měřící zařízení, na jehož svislé ose jsou kelímky ve tvaru kříže - polokoule, které rotují z jakéhokoli, i lehkého vánku, a čím je silnější, tím rychleji dochází k rotaci. Z osy zařízení je převod na otáčkoměr.
Nejznámějším měřičem větru je pohárový anemometr.
Čím vyšší je rychlost větru, tím rychleji kelímky otáčí.
Vedle větroměrů je obvykle instalována korouhvička udávající směr větru. Na letištích a u mostů, kde může být vítr pro auta nebezpečný, jsou instalovány ukazatele směru větru – velké kuželovité tašky z pruhované látky, otevřené na obě strany.
Na letištích a v blízkosti mostů se zdálky ukazuje směr a síla větru
větrné rukávy jsou velké pruhované plátěné kužely otevřené na obou koncích.
Než se lidé naučili měřit rychlost větru v m/s nebo km/h, používali k tomu Beaufortovu stupnici – anglický admirál, který sestavil tabulku, která popisovala a charakterizovala různé větry, shrnuté do bodového systému od 0 (úplný klid ) na 12 bodů (nejsilnější hurikánový vítr, dosahující rychlosti 117 km/h). Během tornád a tropických cyklónů je však jeho rychlost ještě větší.
Lopatka
Pro zážitek, který potřebujete:
Dlouhý hřebík
- dřevěná tyč
- dřevěné korálky
- překližka
- kladivo
- pravítko
- nůž na boty
- lepidlo na dřevo
- kompas
1. Z překližky vyřízněte díly zobrazené na obrázku níže. Šířka štěrbin by se měla rovnat tloušťce překližky.
2. Sestavte korouhvičku podle obrázku. Upevněte díly k sobě lepidlem.
3. Vyvažte lopatku na hlavičce hřebu, abyste našli její střed. Zatlučte do tohoto místa hřebík a navlékněte na něj korálek na obou stranách korouhvičky, jak je znázorněno na obrázku. Korouhvička musí být namontována na tyči, aby se mohla volně otáčet.
4. Pomocí korouhvičky určete směr větru. Jeho nos ukazuje směr, odkud vítr vane. Vítr z jihu se nazývá jižní vítr.
Anemometr
Pro zážitek, který potřebujete:
Čajová lžička
- šroubovák
- drát
- velký šroub
- list překližky o rozměrech přibližně 20x25 cm
- permanentní fix
- pravítko
- hřebíky nebo šrouby
1. Zašroubujte šroub do levého horního rohu překližky asi 2,5 cm od okrajů.
2. Omotejte drát kolem rukojeti lžíce a šroubu, jako na obrázku. Lžíce by se měla na drátě volně houpat.
3. Pomocí pravítka nakreslete na překližku stupnici a namontujte anemometr na plot nebo sloup.
Čím výše se lžíce nakloní, tím silnější vítr.