ความเร็วลมวัดโดยอุปกรณ์ ความเร็วและทิศทางลมวัดได้อย่างไร? ความร้อนหรือความร้อน
อุปกรณ์อุตุนิยมวิทยา ได้แก่ อุปกรณ์สำหรับวัดความเร็วลมที่เรียกว่าเครื่องวัดความเร็วลม แปลจากภาษากรีกโบราณ ความหมายตามตัวอักษรหมายถึง "มาตรวัดลม" แม้จะมีชื่อ แต่อุปกรณ์นี้ถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 19 เท่านั้น มันถูกคิดค้นโดยนักดาราศาสตร์ชาวไอริช จอห์น โรบินสัน เพื่อกำหนดความเร็วลม
อุปกรณ์ใช้ทำอะไร?
ปัจจุบันอุปกรณ์เครื่องวัดความเร็วลมสามารถพบได้ในอุตสาหกรรมต่างๆ:
- ที่สถานีอุตุนิยมวิทยาที่ดำเนินการสังเกตสภาพอากาศ
- ที่สนามบิน สิ่งเหล่านี้ถูกใช้โดยบริการความปลอดภัยการบิน
- เพื่อกำหนดกระแสลมในระบบระบายอากาศในอุตสาหกรรมเหมืองแร่และเหมืองถ่านหิน
- ในการก่อสร้าง เครื่องวัดความเร็วลมถูกนำมาใช้เพื่อความปลอดภัย โดยอุปกรณ์จะติดตั้งที่ด้านบนของบูมเครน เมื่อความเร็วลมสูงกว่าพารามิเตอร์ที่กำหนด ห้ามทำงาน
- ในการเกษตร อุปกรณ์นี้ใช้ในการบำบัดพืชผลด้วยสารป้องกันสารเคมีและปุ๋ย
นี่คือรายการพื้นที่หลักที่ใช้อุปกรณ์วัดความเร็ว บางชนิดสามารถวัดทิศทางลมในระนาบและอุณหภูมิอากาศที่แตกต่างกันเพิ่มเติมได้ หน่วยของความเร็วลม - เมตรต่อวินาที - ใช้ในเครื่องมือทุกประเภท
การออกแบบและหลักการทำงาน
เครื่องวัดความเร็วลมช่วยให้คุณวัดความเร็วและทิศทางลมได้ จะจับความเร็วของการไหลของอากาศ หลังจากนั้นจะประมวลผลข้อมูลที่ได้รับและส่งไปยังอุปกรณ์บันทึก
ส่วนประกอบหลักของโครงสร้างมีเพียงสามช่วงตึกเท่านั้น:
- หน่วยที่วัดความเร็วลมขณะนิ่งโดยตรง แม่นยำยิ่งขึ้นอุปกรณ์จะตรวจจับการรบกวนของมวลอากาศซึ่งเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของอากาศ
- ตัวแปลงที่ทำหน้าที่แปลงการกระจัดของอากาศให้เป็นพารามิเตอร์ทางกายภาพ
- อุปกรณ์บันทึกที่รับสัญญาณจากทรานสดิวเซอร์
ห่วงโซ่ชนิดหนึ่งถูกสร้างขึ้นในแต่ละขั้นตอนซึ่งมีบล็อกที่แยกจากกันเข้ามามีบทบาท
หลากหลายรุ่น
อุปกรณ์สำหรับวัดความเร็วลมนั้นขึ้นอยู่กับหลักการทำงานที่ผลิตขึ้นในสามรุ่น:
- เครื่องกล เนื่องจากการเคลื่อนที่ของอากาศองค์ประกอบแต่ละอย่างจึงหมุนไป หมวดหมู่นี้รวมถึงเครื่องวัดความเร็วลมแบบถ้วยและใบพัด (หรือใบพัด) พวกเขาแตกต่างกันในการออกแบบองค์ประกอบที่รับรู้การไหลของอากาศ
- เครื่องทำความร้อน (หรือความร้อน) การออกแบบประกอบด้วยองค์ประกอบความร้อน (โดยปกติจะเป็นลวดไส้ธรรมดา) ภายใต้อิทธิพลของมวลอากาศที่เคลื่อนที่ องค์ประกอบนี้จะเย็นลง อุปกรณ์จะกำหนดระดับการลดอุณหภูมิ
- อัลตราโซนิกซึ่งวัดความเร็วของเสียง เสียงที่ไหลผ่านแก๊สที่กำลังเคลื่อนที่มีความเร็วต่างกัน ถ้ามันเคลื่อนไปทางลมความเร็วของมันจะลดลง ในทางกลับกัน เมื่อเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับลม ความเร็วจะสูงกว่าในอากาศนิ่ง
การจำแนกประเภท
อุปกรณ์วัดความเร็วลมมีเซ็นเซอร์ในโครงสร้างที่สัมผัสโดยตรงกับการไหลของอากาศ เครื่องวัดความเร็วลมประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่นขึ้นอยู่กับประเภทของเซ็นเซอร์นี้:
- การหมุน ซึ่งองค์ประกอบโครงสร้างแต่ละส่วนเริ่มหมุนภายใต้อิทธิพลของความเร็วลม
- อัลตราโซนิกซึ่งเรียกอีกอย่างว่าอะคูสติก
- เครื่องทำความร้อนเรียกอีกอย่างว่าความร้อน
- ออปติคอล ซึ่งจะแบ่งออกเป็นเลเซอร์และดอปเปลอร์
- Dynamic ซึ่งหลักการทำงานใช้ท่อ Pitot-Prandtl
- ลอย
- กระแสน้ำวน
นี่คือรายการอุปกรณ์ที่สามารถพบได้ในปัจจุบัน
เครื่องวัดความเร็วลมแบบใบพัด
อุปกรณ์นี้สามารถกำหนดความเร็วลมได้ ซึ่งอยู่ในช่วงตั้งแต่ 0.5 ถึง 45 ม./วินาที นอกจากนี้อุปกรณ์นี้ยังช่วยให้คุณวัดอุณหภูมิได้ตั้งแต่ลบ 50 ถึงบวก 100 องศา
การออกแบบเครื่องวัดความเร็วลมทำให้สามารถตรวจจับลมได้ด้วยใบพัดแบบมีใบมีด นี่คือล้อขนาดเล็กและน้ำหนักเบาที่ได้รับการปกป้องจากความเค้นเชิงกลด้วยวงแหวนโลหะ หลักการทำงานคล้ายกับพัดลมหรือโรงสี ภายใต้อิทธิพลของลม ใบพัดเริ่มหมุน ผ่านระบบล้อเฟือง การหมุนจะถูกส่งไปยังลูกศรของกลไกการนับ
เครื่องวัดความเร็วลมแบบแมนนวลได้รับการออกแบบเพื่อให้กลไกการนับตั้งอยู่ติดกับใบพัด สิ่งนี้สร้างอุปสรรคต่อลม จึงจำกัดระยะการทำงาน อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถวัดความเร็วลมได้ไม่เกิน 5 m/s อุปกรณ์เหล่านี้เหมาะสำหรับการวัดการไหลของอากาศในปล่องระบายอากาศ ท่อ ท่ออากาศ และอื่นๆ
เครื่องวัดความเร็วลมแบบใบพัดดิจิทัลได้รับการออกแบบในลักษณะที่มีเซ็นเซอร์ติดตั้งอยู่ภายในอุปกรณ์หรืออยู่ในระยะไกล ด้วยการออกแบบนี้ จึงไม่มีสิ่งกีดขวางลม ดังนั้น อุปกรณ์จะวัดการไหล ซึ่งมีความเร็วถึง 45 เมตร/วินาที
อุปกรณ์ประเภทถ้วย
เครื่องวัดความเร็วลมแบบถ้วยสามารถทำการวัดได้เฉพาะในระนาบที่ตั้งฉากกับแกนการหมุนเท่านั้น การออกแบบอุปกรณ์ประกอบด้วยถ้วย 4 ถ้วยในรูปทรงซีกโลกซึ่งติดตั้งอยู่บนซี่โรเตอร์รูปกากบาทแบบสมมาตร
อุปกรณ์รุ่นแรกนี้ปรากฏในปี พ.ศ. 2389 ผู้สร้างของพวกเขาคือจอห์นโรบินสัน มันได้ชื่อมาจากความคล้ายคลึงภายนอกของใบมีดกับถ้วย แพทย์สันนิษฐานว่าขนาดของถ้วยไม่ส่งผลต่อการหมุนของถ้วย ในความเห็นของเขา ความเร็วในการหมุนของถ้วยนั้นน้อยกว่าความเร็วลมถึงสามเท่า ทฤษฎีนี้ได้รับการพิสูจน์ในภายหลัง ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าอุปกรณ์มีค่าสัมประสิทธิ์ตั้งแต่ 2 ถึง 3.5
ในปีพ.ศ. 2469 จอห์น แพตเตอร์สันเสนอโรเตอร์ขนาด 3 ถ้วย เขาสังเกตเห็นว่าได้รับแรงบิดสูงสุดของถ้วยเมื่อหมุนเป็นมุม 45 องศาซึ่งสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของลม
ในช่วงต้นทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ผ่านมา Derek Weston ได้ปรับปรุงอุปกรณ์ถ้วยสำหรับวัดความเร็วลม การปรับปรุงทำให้สามารถวัดทิศทางการเคลื่อนที่ของลมเพิ่มเติมได้ เขาทำสิ่งนี้สำเร็จด้วยวิธีง่ายๆ - เขาวางธงไว้บนถ้วยใบหนึ่ง เมื่อหมุนธงจะเคลื่อนที่ไปครึ่งรอบตามลมและธงจะเคลื่อนที่ไปทางนั้น
อุปกรณ์ถ้วยมือถือจะนับจำนวนรอบการหมุนที่เสร็จสมบูรณ์ในช่วงเวลาที่กำหนด ในเครื่องวัดความเร็วลมที่ได้รับการปรับปรุง โรเตอร์จะเชื่อมต่อกับเครื่องวัดความเร็วรอบประเภทต่างๆ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถแสดงความเร็วลมและการเปลี่ยนแปลงแบบเรียลไทม์ได้ทันที ช่วงการวัด - ตั้งแต่ 0.2 ถึง 30 ม./วินาที
อุปกรณ์ระบายความร้อน
หลักการทำงานของเครื่องวัดความเร็วลมคือการกำหนดความต้านทานไฟฟ้าของสายไฟ ค่านี้จะเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ซึ่งลดลงตามการไหลของอากาศที่เคลื่อนที่ คล้ายกับการที่สายลมเย็นลงในวันที่อากาศร้อนจัด
การออกแบบเครื่องวัดความเร็วลมนั้นเป็นเส้นใยโลหะ (ทำจากแพลตตินัม นิกโครม เงิน ทังสเตน และโลหะอื่น ๆ ) ซึ่งถูกให้ความร้อนด้วยกระแสไฟฟ้าจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิโดยรอบ
อุปกรณ์ประเภทนี้มีข้อเสียเปรียบที่สำคัญประการหนึ่ง - ความแข็งแรงต่ำภายใต้ความเค้นเชิงกล
เครื่องวัดความเร็วลมแบบอัลตราโซนิก
หลักการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับการกำหนดความเร็วของเสียงในการไหลของอากาศที่กำลังเคลื่อนที่ นั่นคือสาเหตุที่เครื่องวัดความเร็วลมนี้เรียกว่าอะคูสติก เมื่อเสียงเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับอากาศ ความเร็วของมันจะเพิ่มขึ้น เมื่อเคลื่อนที่ไปทางลม ความเร็วของเสียงจะลดลง ด้วยเหตุนี้จึงสามารถวัดเวลาที่ใช้ในการรับพัลส์อัลตราโซนิกได้ อุปกรณ์เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์เพื่อประมวลผลข้อมูลที่ได้รับ
เซ็นเซอร์สามารถทำงานได้หลายอย่าง เซ็นเซอร์หลายประเภทสามารถจำแนกได้ขึ้นอยู่กับจำนวน:
- สองมิติซึ่งสามารถกำหนดความเร็วและทิศทางของลมได้
- สามมิติ ซึ่งกำหนดทั้งสามองค์ประกอบของเวกเตอร์ความเร็วลม
- สี่มิติซึ่งนอกเหนือจากตัวบ่งชี้ประเภทก่อนหน้าแล้วยังสามารถวัดอุณหภูมิอากาศได้
อุปกรณ์อัลตราโซนิกวัดความเร็วลมได้สูงถึง 60 เมตร/วินาที
อุปกรณ์สำหรับวัดความเร็วลม ความแรง และกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ในอุตุนิยมวิทยาเรียกว่าเครื่องวัดความเร็วลม ทุกวันนี้มีคนไม่กี่คนที่รู้ว่ามันคืออะไรเพราะอุปกรณ์ยังไม่แพร่หลายไม่เหมือนบารอมิเตอร์ แต่ยังคงใช้ในการวัดพารามิเตอร์ลมทั้งที่สถานีอุตุนิยมวิทยาและในกีฬาบางประเภทเช่น ในการแล่นเรือใบ
นอกจากนี้ยังใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์อื่นๆ เพื่อวัดความเร็วของก๊าซหรืออากาศ แต่การใช้งานที่ได้รับความนิยมมากที่สุดยังคงเป็นเครื่องวัดความเร็วลม
หลักการทำงานของอุปกรณ์
หลักการทำงานของอุปกรณ์เหล่านี้ส่วนใหญ่มีดังนี้: มีชิ้นส่วนหมุนบางชนิดติดอยู่กับมิเตอร์ เมื่อลมพัด ส่วนที่เคลื่อนไหวของอุปกรณ์มีผลบังคับใช้และพารามิเตอร์ที่ส่งผลต่อองค์ประกอบการหมุนจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์ตรวจวัด นี่คือวิธีการทำงานของเครื่องวัดความเร็วลมแบบกลไก ซึ่งประกอบด้วยสองประเภท: เครื่องวัดความเร็วลมแบบถ้วยและแบบใบพัด
นอกจากนี้ยังมีเครื่องวัดความเร็วลมความร้อนโดยอาศัยการวัดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิขององค์ประกอบความร้อนที่สัมพันธ์กับค่าเริ่มต้นภายใต้อิทธิพลของลม (ยิ่งความเร็วของมวลอากาศสูงขึ้น ยิ่งอุณหภูมิต่ำลงองค์ประกอบความร้อน) และอัลตราโซนิก ขึ้นอยู่กับการวัดการเปลี่ยนแปลงของความเร็วของเสียงสัมพันธ์กับทิศทางของมวลอากาศ (หากความเร็วของเสียงตกสัมพันธ์กับความเร็วของมันในอากาศนิ่ง หมายความว่ามันเคลื่อนที่ทวนลม หากเพิ่มขึ้น เคลื่อนตัวไปตามลม)
ประเภทของอุปกรณ์
- เครื่องวัดความเร็วลมแบบถ้วย
หลักการทำงานคือการวัดลักษณะของผลกระทบของมวลอากาศบนถ้วยพิเศษที่ติดตั้งบนแกนตั้ง เมื่อลมพัดถ้วยจะหมุนรอบแกน บันทึกมิเตอร์จำนวนรอบการหมุนรอบแกนในเวลาที่กำหนดความเร็วลม ข้อมูลจะถูกส่งไปยังระดับความเร็วลม บางครั้งอาจใช้มิเตอร์อิเล็กทรอนิกส์
- เครื่องวัดความเร็วลมแบบใบพัด
หลักการทำงานของมันคือการวัดลักษณะของผลกระทบของลมบนล้อขนาดเล็ก (ใบพัด) ที่ติดตั้งบนแกนแนวตั้งและป้องกันด้วยวงแหวนโลหะเพื่อป้องกันความเสียหายทางกล เมื่อลมพัดใบพัดหมุนซึ่งถูกส่งผ่านระบบเกียร์ไปยังมิเตอร์ อุปกรณ์นี้มีมิเตอร์สองประเภท: แบบแมนนวลและแบบอิเล็กทรอนิกส์
- ความร้อน
ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของจำนวน Nusselt นั่นคือการเพิ่มขึ้นของการสูญเสียความร้อนจากวัตถุที่ได้รับความร้อนตามสัดส่วนที่เพิ่มขึ้นของความเร็วการเคลื่อนที่ของมวลอากาศ ปรากฏการณ์นี้สามารถสังเกตได้ในชีวิต - ที่อุณหภูมิอากาศเท่ากันในสภาพอากาศที่มีลมแรงจะเย็นกว่าในสภาพอากาศสงบ อุปกรณ์นี้ แสดงถึงลวดโลหะที่ถูกให้ความร้อนจนมีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของตัวกลาง
ความหนาแน่นและความชื้นของลม ลวดจะปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่ง ขึ้นอยู่กับความเร็วปัจจุบัน ซึ่งช่วยให้สามารถรักษาอุณหภูมิของสายไฟไว้ได้ มิเตอร์จะบันทึกการสูญเสียความร้อนและแสดงพารามิเตอร์การเคลื่อนที่ของลมบนหน้าจอ อย่างไรก็ตามอุปกรณ์มีข้อเสีย 2 ประการ:
- องค์ประกอบความร้อนมีความแข็งแรงต่ำเนื่องจากมีเส้นลวดบางมาก
- ข้อผิดพลาดในการอ่านจะเพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากการปนเปื้อนและการเกิดออกซิเดชันของสายไฟ
จากมุมมองข้างต้น ตามกฎแล้วจะใช้พวกมันในอากาศพลศาสตร์เพื่อวัดพารามิเตอร์ของการเคลื่อนที่ของมวลอากาศ เนื่องจาก เครื่องวัดความเร็วลมความร้อนซึ่งแตกต่างจากเครื่องวัดเชิงกลนั้นไม่มีความเฉื่อยซึ่งเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการตามหลักอากาศพลศาสตร์ การทดลอง
- เครื่องวัดความเร็วลมแบบอัลตราโซนิก
หลักการทำงานคือลักษณะของการเปลี่ยนแปลงความเร็วของเสียงเมื่อเคลื่อนที่สัมพันธ์กับลม วิธีนี้ทำให้คุณสามารถวัดได้ไม่เพียงแต่ความแรงของลมในปัจจุบัน แต่ยังรวมถึงทิศทางการเคลื่อนที่ด้วย เนื่องจากความเร็วของเสียงนั้นก็ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศด้วยเช่นกัน เครื่องวัดความเร็วลมนี้ติดตั้งไว้ยังเป็นเทอร์โมมิเตอร์โดยขึ้นอยู่กับการอ่านค่าที่ทำการแก้ไขกับผลลัพธ์สุดท้ายของพารามิเตอร์การเคลื่อนที่ของมวลอากาศที่ออกโดยเครื่องวัดความเร็วลม
ปัจจุบัน เครื่องวัดความเร็วลมแบบอัลตราโซนิกเป็นอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงและทันสมัยที่สุดในหมวดหมู่นี้ เหนือสิ่งอื่นใด เครื่องวัดความเร็วลมแบบอิเล็กทรอนิกส์บางรุ่นยังสามารถวัดอุณหภูมิอากาศในขณะที่มวลอากาศเคลื่อนที่และความชื้นได้ด้วย
บทสรุป
รัสเซียยังผลิตอุปกรณ์อเนกประสงค์ประเภทนี้โดยผสมผสานการทำงานของเครื่องวัดความเร็วลมประเภทต่างๆ เช่น การวัดอุณหภูมิอากาศ(เครื่องวัดความเร็วลมร้อน) ความชื้น (ไจโรมิเตอร์) ตลอดจนการคำนวณปริมาตรอากาศไหล เครื่องวัดความเร็วลมดังกล่าวได้แก่ อุกกาบาต MES200 และดิฟนาโมมิเตอร์ DMTs01M อุปกรณ์เหล่านี้ใช้สำหรับตรวจสอบ ซ่อมแซม และตรวจสอบการระบายอากาศในอาคาร
ผลิตทั้งหมด บนดินแดนของรัสเซียจะถูกบันทึกไว้ในทะเบียนเครื่องมือวัดของรัฐและอยู่ภายใต้การตรวจสอบภาคบังคับ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมในรัสเซียจึงไม่มีเครื่องวัดความเร็วลมหากไม่มีการตรวจสอบ
ทิศทางและความเร็วลมเป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศที่ดีที่สุด ทิศทางลมมี 16 ทิศทาง (จุดอ้างอิง) กำหนดโดยจุดสำคัญ ชื่อของจุดทั้ง 16 เหล่านี้หรือทิศทางที่ลมพัดมีแสดงไว้ในตารางต่อไปนี้:
การกำหนด | ชื่อเต็มของลม | ||
ระหว่างประเทศ | ภาษารัสเซีย | ระหว่างประเทศ | ภาษารัสเซีย |
เอ็น | กับ | ทิศเหนือ |
ภาคเหนือ |
เอ็นเอ็นอี | เอ็นเอ็นอี | เหนือ-ตะวันออกเฉียงเหนือ | เหนือ-ตะวันออกเฉียงเหนือ |
NE | NE | นอร์ด-ออสต์ | อีสาน |
อี.อี | อี.อี | ตะวันออก-เหนือ-ตะวันออก | ตะวันออกเฉียงเหนือ |
อี | ใน | Ost | ตะวันออก |
อีเอสอี | อีเอสอี | ตะวันออก-ตะวันออกเฉียงใต้ | ตะวันออก-ตะวันออกเฉียงใต้ |
เอส.อี. | เอส | ตะวันออกเฉียงใต้ | ตะวันออกเฉียงใต้ |
สสส | สสส | ตะวันออกเฉียงใต้ | ใต้-ตะวันออกเฉียงใต้ |
ส | ยู | ใต้ | ภาคใต้ |
สสว | สสว | ตะวันตกเฉียงใต้ | ตะวันตกเฉียงใต้ |
ส.ว. | สว | ตะวันตกเฉียงใต้ | ตะวันตกเฉียงใต้ |
สสว | สสว | ตะวันตก-ตะวันตกเฉียงใต้ | ตะวันตก-ตะวันตกเฉียงใต้ |
ว | ซี | ตะวันตก | ตะวันตก |
W.N.W. | WNW | ตะวันตกเฉียงเหนือ | ตะวันตก-ตะวันตกเฉียงเหนือ |
นว | นว | ตะวันตกเฉียงเหนือ | ตะวันตกเฉียงเหนือ |
NNW | ซีวีดี | เหนือ-ตะวันตกเฉียงเหนือ | ทิศเหนือ-ตะวันตกเฉียงเหนือ |
ลมตั้งชื่อตามส่วนหนึ่งของขอบฟ้าที่ลมพัดมา ชาวเรือบอกว่าลม "พัดเข้าเข็มทิศ" สำนวนนี้จะทำให้จำตารางด้านบนได้ง่ายขึ้น
นอกจากชื่อเหล่านี้แล้วยังมีชื่อท้องถิ่นด้วย ตัวอย่างเช่นบนชายฝั่งทะเลสีขาวและในภูมิภาค Murmansk ชาวประมงท้องถิ่นเรียกลมตะวันออกเฉียงเหนือว่า "เที่ยงคืน" ทางใต้ - "เลทนิก" ตะวันออกเฉียงใต้ - "อาหารกลางวัน" ทางตะวันตกเฉียงใต้ - "shelovnik" ทางตะวันตกเฉียงเหนือ - " รถไฟเหาะ" นอกจากนี้ยังมีชื่อของลมในทะเลดำ แคสเปียน และทะเลโวลก้า ลมในท้องถิ่นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการกำหนดสภาพอากาศซึ่งจะต้องทราบและนำมาพิจารณาด้วย
ในการกำหนดทิศทางลม คุณต้องใช้นิ้วชี้ให้เปียกแล้วยกขึ้นในแนวตั้ง หันหน้าไปทางลมจะรู้สึกหนาว
ทิศทางของลมสามารถกำหนดได้จากชายธง ควัน และเข็มทิศ ยืนหันหน้ารับลมและถือเข็มทิศอยู่ตรงหน้า โดยให้เลข 0 อยู่ใต้ปลายลูกศรด้านเหนือ วางไม้ขีดหรือไม้ขีดเส้นตรงบางๆ ไว้ตรงกลาง ชี้ไปในทิศทางที่ผู้สังเกตอยู่ หันหน้าไปทางลม
โดยการกดไม้ขีดหรือไม้ในตำแหน่งนี้กับกระจกเข็มทิศ คุณจะต้องดูว่ามันตกอยู่ที่ส่วนใดของมาตราส่วน นี่จะเป็นส่วนหนึ่งของเส้นขอบฟ้าที่ลมพัดผ่าน
ทิศทางลมบอกได้จากนกที่ลงจอด พวกมันมักจะร่อนทวนลม
ความเร็วลมวัดจากระยะทาง (เป็นเมตรหรือกิโลเมตร) ที่มวลอากาศเคลื่อนที่ใน 1 วินาที (ชั่วโมง) เช่นเดียวกับจุดตามระบบโบฟอร์ตสิบสองจุด ความเร็วลมเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังนั้นจึงมักคำนึงถึงค่าเฉลี่ยในช่วง 10 นาทีด้วย ความเร็วลมถูกกำหนดโดยเครื่องมือพิเศษ แต่สามารถกำหนดด้วยตาได้อย่างแม่นยำโดยใช้ตารางด้านล่าง
การกำหนดความเร็วลม (ตาม K.V. Pokrovsky):
พลังงานลม |
ชื่อเรื่อง ลม จุดแข็งที่แตกต่างกัน |
สัญญาณที่จะประเมิน | ความเร็ว ลม (เป็นเมตร/วินาที) |
ความเร็ว ลม (เป็นกม./ชม.) |
0 | เงียบสงบ | ใบไม้บนต้นไม้ไม่หวั่นไหว ควันจากปล่องไฟลอยขึ้นในแนวตั้ง ไฟจากไม้ขีดไม่เบี่ยงเบน | 0 | 0 |
1 | เงียบ | ควันเบี่ยงเบนไปเล็กน้อยแต่ไม่รู้สึกถึงลมเมื่อโดนหน้า | 1 | 3,6 |
2 | ง่าย | รู้สึกได้ถึงลมปะทะหน้า ใบไม้บนต้นไม้กำลังไหว | 2 - 3 | 5 - 12 |
3 | อ่อนแอ | ลมพัดกิ่งไม้เล็ก ๆ และโบกธง | 4 - 5 | 13 - 19 |
4 | ปานกลาง | กิ่งก้านขนาดกลางแกว่งไปมา ฝุ่นผงลอยขึ้น | 6 - 8 | 20 - 30 |
5 | สด | ลำต้นของต้นไม้บางและกิ่งก้านหนาแกว่งไปมา ทำให้เกิดระลอกคลื่นในน้ำ | 9 - 10 | 31 - 37 |
6 | แข็งแกร่ง | ลำต้นหนาทึบพลิ้วไหว | 11 - 13 | 38 - 48 |
7 | แข็งแกร่ง | ต้นไม้ใหญ่พลิ้วไหวเดินทวนลมได้ยาก | 14 - 17 | 49 - 63 |
8 | แข็งแกร่งมาก | ลมพัดลำต้นหนาหัก | 18 - 20 | 64 - 73 |
9 | พายุ | ลมทำลายอาคารที่มีน้ำหนักเบาและพังรั้ว | 21 - 26 | 74 - 94 |
10 | พายุที่รุนแรง | ต้นไม้ถูกถอนรากถอนโคนและโครงสร้างที่คงทนมากขึ้นก็ถูกรื้อถอน | 27 - 31 | 95 - 112 |
11 | พายุรุนแรง | ลมพัดทำลายล้างอย่างยิ่งใหญ่ เสาโทรเลข รถม้าล้ม ฯลฯ | 32 - 36 | 115 - 130 |
12 | พายุเฮอริเคน | พายุเฮอริเคนทำลายบ้านเรือน กำแพงหินพลิกคว่ำ | มากกว่า 36 | มากกว่า 120 |
ความแรงของคลื่นทะเล (ทะเลสาบ) ถูกกำหนดตามตารางต่อไปนี้ (ตาม A.G. Komovsky):
คะแนน | สัญญาณ |
0 | พื้นผิวเรียบสนิท |
1 | ระลอกคลื่นปรากฏขึ้นโดยไม่ทิ้งร่องรอยของโฟม |
2 | ระลอกคลื่นขนาดใหญ่ คลื่นสั้นจะเกิดขึ้น สันเขาที่เริ่มจะหัก โฟมที่เหลือก็ใส |
3 | คลื่นเริ่มยาวขึ้น โฟมสีขาว (whitecaps) ปรากฏบนผิวน้ำทะเล คลื่นทำให้เกิดเสียงกรอบแกรบ |
4 | คลื่นยาวขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ยอดคลื่นแตกสลายด้วยเสียงอันดัง ลูกแกะจำนวนมากปรากฏขึ้น |
5 | การก่อตัวของภูเขาน้ำเริ่มขึ้น พื้นผิวของทะเลถูกปกคลุมไปด้วยสีขาวทั้งหมด |
6 | มีอาการบวมเกิดขึ้น เสียงของสันเขาที่หักสามารถได้ยินได้ในระยะหนึ่ง มีเส้นโฟมปรากฏขึ้นตามทิศทางลม |
7 | ความสูงและความยาวคลื่นเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด การพังทลายของสันเขาคล้ายเสียงฟ้าร้องกลิ้ง โฟมสีขาวก่อตัวเป็นแถบหนาทึบตามทิศทางลม |
8 | คลื่นก่อตัวเป็นภูเขาสูงและมียอดพลิกคว่ำที่ยาวและรุนแรง สันเขาม้วนตัวด้วยเสียงคำรามและการกระแทก ทะเลกลายเป็นสีขาวสนิท |
9 | ภูเขาคลื่นสูงมากจนเรือที่มองเห็นได้หายไปจากการมองเห็นในบางครั้ง แนวสันเขากลิ้งทำให้เกิดเสียงดังอึกทึก ลมเริ่มฉีกยอดคลื่นและมีน้ำปรากฏขึ้นในอากาศ |
ลมเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ทุกคนรู้จักมาตั้งแต่เด็ก เป็นที่ชื่นชอบด้วยสายลมสดชื่นในวันที่อากาศร้อนอบอ้าว เรือแล่นข้ามทะเล และยังสามารถโค้งงอต้นไม้และหักหลังคาบ้านได้อีกด้วย ลักษณะสำคัญที่กำหนดลมคือความเร็วและทิศทาง
จากมุมมองทางวิทยาศาสตร์ ลมคือการเคลื่อนที่ของมวลอากาศในระนาบแนวนอน การเคลื่อนไหวนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความดันบรรยากาศและความร้อนระหว่างจุดสองจุดแตกต่างกัน อากาศเคลื่อนจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ ส่งผลให้มีลมเกิดขึ้น
ลักษณะของลม
เพื่อระบุลักษณะของลม มีการใช้พารามิเตอร์หลักสองประการ: ทิศทางและความเร็ว (แรง) ทิศทางถูกกำหนดโดยด้านข้างของขอบฟ้าที่พัดไป สามารถระบุเป็นจุดตามมาตราส่วน 16 จุด ตามลมอาจเป็นทิศเหนือ ทิศตะวันออกเฉียงเหนือ ทิศเหนือ-ทิศตะวันตกเฉียงเหนือ และอื่นๆ นอกจากนี้ยังสามารถวัดเป็นองศาสัมพันธ์กับเส้นลมปราณได้ ในระดับนี้ ทิศเหนือถูกกำหนดให้เป็น 0 หรือ 360 องศา ทิศตะวันออกคือ 90 องศา ตะวันตกคือ 270 องศา และทิศใต้คือ 180 องศา ในทางกลับกัน จะมีการวัดเป็นเมตรต่อวินาทีหรือเป็นนอต ปมจะอยู่ที่ประมาณ 0.5 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความแรงของลมยังวัดเป็นหน่วยตามมาตราส่วนโบฟอร์ต
ตามแรงลมที่กำหนด
มาตราส่วนนี้ถูกนำมาใช้ในปี 1805 และในปี 1963 สมาคมอุตุนิยมวิทยาโลกได้ใช้การไล่ระดับซึ่งยังคงมีผลใช้อยู่ในปัจจุบัน ภายในกรอบ 0 คะแนนแสดงถึงความสงบ โดยควันจะลอยขึ้นในแนวตั้ง และใบไม้บนต้นไม้จะยังคงนิ่ง แรงลม 4 สอดคล้องกับลมปานกลาง โดยคลื่นขนาดเล็กก่อตัวบนผิวน้ำ กิ่งไม้และใบไม้บางๆ บนต้นไม้สามารถแกว่งไปมาได้ 9 จุดสอดคล้องกับลมพายุซึ่งสามารถโค้งงอได้แม้กระทั่งต้นไม้ใหญ่ ฉีกกระเบื้องออกจากหลังคา และสร้างคลื่นสูงในทะเล และแรงลมสูงสุดตามมาตราส่วนนี้คือ 12 จุด เกิดขึ้นในพายุเฮอริเคน นี่เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ลมสร้างความเสียหายร้ายแรง แม้แต่อาคารถาวรก็สามารถพังทลายได้
การควบคุมพลังแห่งลม
พลังงานลมถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านพลังงานในฐานะหนึ่งในแหล่งพลังงานทดแทนตามธรรมชาติ มนุษยชาติได้ใช้ทรัพยากรนี้มาตั้งแต่สมัยโบราณ เพียงพอที่จะเรียกคืนเรือใบได้ กังหันลมด้วยความช่วยเหลือของการแปลงลมเพื่อใช้ต่อไปถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานที่เหล่านั้นซึ่งมีลมแรงคงที่ ในบรรดาการประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์ต่าง ๆ เช่นพลังงานลมในด้านต่าง ๆ อุโมงค์ลมก็ควรค่าแก่การกล่าวถึงเช่นกัน
ลมเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่สามารถนำมาซึ่งความสุขหรือการทำลายล้างรวมทั้งเป็นประโยชน์ต่อมนุษยชาติด้วย และการกระทำเฉพาะของมันขึ้นอยู่กับความแรง (หรือความเร็ว) ของลมที่เกิดขึ้น
เครื่องวัดความเร็วลมซึ่งแตกต่างจากเครื่องมืออุตุนิยมวิทยาอื่นๆ - เทอร์โมมิเตอร์และบารอมิเตอร์ยังไม่แพร่หลาย แม้ว่าหลายคนจะรู้ว่าคำนำหน้า “มิเตอร์” หมายถึงอุปกรณ์วัดบางชนิด แต่ไม่ใช่ทุกคนที่สามารถอธิบายได้ว่าการวัดปริมาณทางกายภาพนั้นเป็นอย่างไร วันนี้เราจะพยายามหาคำตอบว่าเหตุใดจึงใช้อุปกรณ์แปลกใหม่นี้
วัตถุประสงค์ของเครื่องมือ
เครื่องวัดความเร็วลมเป็นอุปกรณ์สำหรับวัดความเร็วลม แปลจากภาษากรีกโบราณว่า “เครื่องวัดลม”- แต่ชาวกรีกไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับอุปกรณ์นี้ เนื่องจากอุปกรณ์ดังกล่าวถูกคิดค้นโดยนักดาราศาสตร์ชาวไอริช จอห์น โรบินสัน ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 จุดประสงค์ของการประดิษฐ์คือเพื่อกำหนดแรงหรือความเร็วของลมตามหลักวิทยาศาสตร์ ปัจจุบันมีการใช้ในภาคส่วนต่าง ๆ ของเศรษฐกิจ:
- ที่สถานีอุตุนิยมวิทยาที่ติดตามสภาพอากาศ ซึ่งบางครั้งผลลัพธ์อาจส่งผลให้เกิดการเตือนพายุ
- ในการให้บริการด้านความปลอดภัยการบินในสนามบิน
- ในระหว่างการทำงานของระบบระบายอากาศและสถานีปรับอากาศของโรงงานอุตสาหกรรม อุโมงค์รถไฟใต้ดิน
- เพื่อควบคุมการระบายอากาศของอุโมงค์ลอยที่ใช้ในอุตสาหกรรมเหมืองแร่และเหมืองถ่านหิน
- ในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง สปินเนอร์ที่ติดตั้งบนทาวเวอร์เครน หากเกินปริมาณลมที่อนุญาต จะเตือนผู้ขับขี่ถึงอันตรายโดยใช้สัญญาณแสงและเสียง
- คนงานในอุตสาหกรรมการเกษตรใช้เครื่องวัดความเร็วลมเมื่อผสมเกสรพืชด้วยปุ๋ยและผลิตภัณฑ์ป้องกันพืชเคมี
- ใช้ในกีฬาบางประเภทที่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานลม: พาราไกลด์ การแข่งเรือใบ การแข่งเรือน้ำแข็ง และอื่นๆ
หลักการทำงาน
ในการวัดความเร็วการไหลของอากาศและนำเสนอในรูปแบบที่ใช้งานง่าย เครื่องมือวัดประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามประการ:
- บล็อกหลัก (การวัด) ด้วยความช่วยเหลือของการไหลของอากาศทำให้เกิดผลกระทบที่รบกวนต่อพารามิเตอร์ทางกายภาพอย่างใดอย่างหนึ่ง (การหมุน, การระบายความร้อนของร่างกายที่ได้รับความร้อน, การสะท้อนของอัลตราซาวนด์, การแผ่รังสีเลเซอร์และอื่น ๆ )
- ตัวแปลง พารามิเตอร์ทางกายภาพที่เปลี่ยนแปลงจะปรับพลังงานประเภทใดประเภทหนึ่ง: เครื่องกล นิวแมติก ไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้า และอื่นๆ
- อุปกรณ์บันทึกภาพ ผลลัพธ์จะแสดงโดยใช้เครื่องนับรอบการหมุนทางกล สเกลพร้อมลูกศร ตัวระบุดิจิทัล และจอแสดงผล
หลักการทำงานของเซ็นเซอร์วัดจะกำหนดการจำแนกประเภทของเครื่องวัดความเร็วลมดังต่อไปนี้:
- หมุนได้ (ถ้วย, ใบมีด, เกลียว);
- เครื่องทำความร้อน (ความร้อน);
- อัลตราโซนิก (อะคูสติก);
- ออปติคอล (เลเซอร์, ดอปเปลอร์);
- ไดนามิกหรือความดัน (ขึ้นอยู่กับหลอด Pitot-Prandtl);
- กระแสน้ำวน;
- ลอย
เครื่องวัดความเร็วลมแบบถ้วย
ถ้วยครึ่งทรงกลม 3 หรือ 4 ใบที่ติดตั้งบนแกนโดยใช้ซี่ล้อเชื่อมต่อ ทำหน้าที่เป็นอวัยวะที่ละเอียดอ่อน การไหลของอากาศกระทำต่อถ้วยด้วยแรงที่แตกต่างกัน (ส่วนที่นูนจะไหลไปรอบๆ และส่วนที่เว้าจะให้แรงต้านทาน) ส่งผลให้ระบบได้รับแรงกระตุ้นในการหมุน
เครื่องวัดความเร็วลมแบบมือถือมีถ้วยหลายใบ หน้าปัดเป็นตัวนับการปฏิวัติที่มีสามสเกล: หน่วย หลักร้อยและหลักพัน
ความเร็วเชิงเส้นของถ้วยไม่ตรงกับความเร็วการไหลของอากาศ ค่าสัมประสิทธิ์เครื่องวัดความเร็วลม (ส่วนกลับของอัตราส่วนของการไหลและความเร็วถ้วย) อยู่ในช่วงตั้งแต่สองถึงสามหน่วย นอกจากนี้ลักษณะของอุปกรณ์ยังไม่เป็นเชิงเส้น ในการนี้ การใช้อุปกรณ์จำเป็นต้องมีกราฟการปรับเทียบและนาฬิกาจับเวลา ขั้นตอนการวัด: บันทึกจำนวนรอบการหมุนในช่วงเวลาหนึ่ง ใช้กราฟเพื่อค้นหาระยะทางที่การไหลของอากาศเดินทาง แล้วหารด้วยเวลาในการวัด จะได้ความเร็วลมที่ต้องการและเป็นความเร็วเฉลี่ยในช่วงเวลานี้ ช่วงการวัด: 1–20 ม./วินาที
เครื่องวัดความเร็วลมแบบเหนี่ยวนำแบบใช้มือถือมี 3 ถ้วยซึ่งเพิ่มองค์ประกอบแรงบิดของอุปกรณ์และเพิ่มความเร็วในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความเร็วลม อุปกรณ์นี้ไม่มีกราฟเพิ่มเติมและไม่จำเป็นต้องบันทึกเวลาเช่นกัน เนื่องจากการวัดจะดำเนินการแบบเรียลไทม์ เมื่ออัตราการไหลเพิ่มขึ้น ขดลวดเหนี่ยวนำจะหมุนสเกลที่โหลดด้วยสปริงซึ่งจะแสดงอัตราการไหลทันที ช่วงการวัดอยู่ในช่วง 0.2 ถึง 30 เมตร/วินาที
ห้อยเป็นตุ้ม
ในอุปกรณ์นี้ ใบพัดใบพัดจะรับรู้อิทธิพลของลม หลักการทำงานคล้ายกับอุปกรณ์ถ้วย
เนื่องจากแกนหมุนของใบพัดขนานกับการไหลของอากาศ ตัวนับเชิงกลของเครื่องมือช่างจึงตั้งอยู่ใกล้กับใบมีด (ที่ด้านหลัง) ดังนั้นจึงเป็นอุปสรรคต่อลมซึ่งจำกัดระยะการทำงาน เครื่องวัดความเร็วลมแบบพายมือถือสามารถวัดความเร็วลมเฉลี่ยได้ไม่เกิน 5 เมตร/วินาที
หลักการทำงานขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนความเร็วของการสั่นสะเทือนของเสียงในสภาพแวดล้อมของอากาศที่กำลังเคลื่อนที่
- หากกระแสลมเคลื่อนที่มุ่งตรงไปยังแหล่งกำเนิดอัลตราซาวนด์ ความเร็วของลมจะลดลง ในทางกลับกัน เมื่อเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับเสียง การไหลจะเพิ่มความเร็ว ดังนั้นด้วยการควบคุมเวลาในการรับพัลส์อัลตราโซนิกที่สะท้อนจากอากาศ จึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดความเร็วการไหลได้ อุปกรณ์อัลตราโซนิคเชื่อมต่อกับหน่วยประมวลผลข้อมูลอุตุนิยมวิทยา และผลลัพธ์จะถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล เซ็นเซอร์จะแตกต่างกันไปตามจำนวนการวัดที่ทำ:
- สองมิติ วัดทิศทางการไหลและความเร็ว
- สามมิติ มีการกำหนดเวกเตอร์ความเร็ว 3 ตัว
เครื่องวัดความเร็วลมความร้อน (4 มิติ) เครื่องวัดความเร็วลมดังกล่าวเป็นอุปกรณ์สำหรับการวัดไม่เพียงแต่ส่วนประกอบความเร็ว 3 ระดับ แต่ยังรวมถึงอุณหภูมิอากาศโดยรอบด้วย
การไม่มีองค์ประกอบที่เคลื่อนไหวทำให้อุปกรณ์เสียงสามารถวัดความเร็วลมได้สูงถึง 60 ม./วินาที
ความร้อนหรือความร้อน
- เป็นที่รู้กันว่าในช่วงอากาศร้อน สายลมสดชื่นจะทำให้ผิวเย็นสบาย และสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ความรู้สึกส่วนตัว แต่เป็นความจริง การทำงานของเครื่องวัดความเร็วลมความร้อนนั้นใช้หลักการนี้ องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของอุปกรณ์นี้คือด้ายที่ทำจากวัสดุทนไฟซึ่งกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
- ตัวนำจะร้อนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่าสภาพแวดล้อมโดยรอบ ลมพัดทำให้ตัวนำเย็นลงซึ่งเป็นผลมาจากความต้านทานที่เปลี่ยนแปลงไป มีรูปแบบการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ 3 แบบ:
- ด้วยค่าปัจจุบันคงที่
ด้วยแรงดันคงที่
การเชื่อมต่อความร้อนคงที่
การออกแบบนี้ใช้ในเซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศ (MAF) ซึ่งติดตั้งกับเครื่องยนต์รถยนต์สมัยใหม่ทั้งหมด การเลือกเครื่องวัดความเร็วลมราคาไม่แพงผู้ที่รักการพักผ่อนแบบสุดขั้วบางครั้งจำเป็นต้องมีผู้ช่วยสภาพอากาศแบบเคลื่อนที่ ไม่ใช่ทุกคนที่ต้องการทำการยักย้ายที่ซับซ้อนด้วยการคำนวณที่เป็นลายลักษณ์อักษรเพื่อกำหนดความเร็วลม อุปกรณ์ดิจิทัลสมัยใหม่จะทำสิ่งนี้ได้ด้วยการกดปุ่มเพียงปุ่มเดียวเท่านั้นเอง