Прилад для вимірювання швидкості вітру. Метеорологічний прилад

Прилад для вимірювання швидкості вітру і визначення напрямку його подиху відомий як обсерватор, або анемометр. Застосовують такі пристрій при необхідності контролю над параметрами переміщення повітряних мас.

Принцип функціонування

Незважаючи на різноманітність анемометрів, які відрізняються конструктивно, більшість з них працюють за принципом визначення характеру дії повітряного потоку на рухомі обертові елементи. Прилади даної категорії здатні визначати максимальну поточну швидкість вітру при подуві потоку в певному напрямі. Окремі моделі видають показники об'ємної витрати повітря, температури потоку, вологості. Таким чином, функціональний прилад для вимірювання швидкості вітру перетворюється в портативну метеостанцію.

Типи

Виділяють кілька окремих різновидів пристроїв, здатних виробляти розрахунок швидкості вітру. В даний час виділяють наступні типи приладів даного призначення:

обертальні;

вихрові;

теплові;

динамометричні;

оптичні;

ультразвукові.

Давайте детально розглянемо пристрої кожного типу, визначимо їх можливості, способи експлуатації.

Обертальні анемометри

Метеорологічний прилад може бути оснащений чашками або лопатями, які відіграють роль чутливого елемента. Останні рухомо закріплюються на вертикальному стержні і з'єднуються з вимірювачем. Переміщення повітряних потоків змушує такі вертушки обертатися навколо осі. По мірі руху вимірювальний механізм фіксує кількість оборотів в протягом певного часового відрізка. Візуальну інформацію видає шкала швидкості вітру або цифровий дисплей.


Конструкції даного типу винайдені досить давно. Однак, незважаючи на появу більш досконалих приладів, обертальні анемометри до цих пір продовжують успішно експлуатуватися метеорологами по всьому світу.

Вихрові анемометри

В таких приладах вимірювання швидкості і напрямку вітру відбувається за рахунок впливу повітряних потоків на легке лопатеве колесо, розташоване у вертикальній площині. Як і в попередньому випадку, обертання крильчатки допомогою впливу на систему зубчастих коліс передає дані до рахункового механізму. В даний найбільш поширені ручні вихрові анемометри. Останні використовуються для вимірювання швидкості повітряних потоків у вентиляційних системах і трубопроводах, встановлюються в повітроводах промислових і житлових об'єктів.

Теплові анемометри

Не надто затребувані теплові прилади. Найчастіше необхідність в їх застосуванні виникає при вимірюванні показників повільних повітряних потоків. Функціонує тепловий датчик швидкості вітру за принципом вимірювання температури нитки розжарювання або спеціальної пластини, на яку чиниться тиск повітря. При різних показниках потоку виділяється певна кількість енергії, яке дозволяє підтримувати ту чи іншу температуру теплового елемента. Таким нехитрим способом і визначається швидкість вітру.

Динамометричні анемометри

Прилад для вимірювання швидкості вітру може також функціонувати завдяки визначенню показників тиску вітрового потоку в середині запаяної з одного боку Г-подібної трубки. Дані одержують на основі порівняння надлишкового повітряного тиску зовні і всередині елемента.
Динамометричний прилад для вимірювання швидкості вітру застосовується не тільки в метеорології. Встановлюються такі пристрої вентиляційних системах та газоходах, де обчислюють об'ємний витрата потоків та їх швидкість.

Ультразвукові анемометри

Принцип функціонування пристроїв даної категорії ґрунтується на визначенні швидкості звуку на приймачі в залежності від показників потоку повітряних мас. Тут представлені найбільш високоточні, сучасні пристрої, які також дозволяють фіксувати напрям вітрових потоків. Виділяють тривимірні і двомірні ультразвукові прилади. Перші дають можливість отримувати показники напрямку переміщення потоків в трьох компонентах. У свою чергу, двомірний метеорологічний прилад дозволяє вимірювати напрямок та швидкість вітру лише в горизонтальній площині. Деякі ультразвукові системи виробляють обчислення температури повітряних потоків.

Оптичні анемометри

Вчені-фізики, інженери, задіяні в космічних програмах, часто вдаються до застосування лазерних оптичних пристосувань для вимірювання швидкості і напрямку переміщення повітряних потоків. Працюють подібні пристрої згідно з визначенням залежності розсіяного або відбитого рухомим об'єктом світла від його швидкості. Даний спосіб не передбачає безпосереднього впливу газоподібних, твердих або рідких речовин на елементи вимірювального пристрою. Сфера застосування оптичних анемометрів дуже широка, починаючи з визначення напрямків переміщення речовин у живих клітинах і капілярах і закінчуючи обчисленням швидкості руху газів в атмосфері. Експлуатація лазерних пристроїв допомагає з високою точністю розраховувати швидкість повітряних потоків навколо рухомих об'єктів, зокрема, автотранспорту, літальних апаратів, космічних тел. Отримані розрахунки дають можливість дослідникам, інженерам і механікам розробляти найбільш аеродинамічні форми при конструюванні техніки.

Поради щодо вибору

На що слід звертати увагу при виборі приладу для вимірювання швидкості і напрямку переміщення повітряних потоків? Визначальне значення тут має перелік завдань, що поставлені перед користувачем. Залежно від цього, значення мають такі технічні характеристики приладу:

максимальний вимірювальний діапазон;

величина похибок;

можливість застосування в тих чи інших температурних умовах;

рівень безпеки для користувача при впливі на пристрій агресивних факторів навколишнього середовища;

тип: стаціонарний або переносний прилад;

ступінь захищеності механізму від впливів атмосферних опадів;

характер живлення пристрою і спосіб формування даних;

габарити приладу;

можливість обчислення показників в нічний час доби (наявність підсвічування).

В даний час для роботи в умовах вкрай низьких температур можливе використання метеорологічних приладів з підігрівачами. Для рудників і шахт застосовують спеціалізовані анемометри, що здатні справно функціонувати при високій запиленості навколишнього простору і у вибухонебезпечному середовищі. Такі функціональні прилади переносять вплив підвищеної вологості і залишаються працездатними при значних перепадах температур.

У підсумку

Як видно, в залежності від особистих потреб, є можливість вибрати найбільш підходяще пристрій для фіксації показників повітряних потоків. Однак тут є свої складності. Оскільки всі анемометри є вимірювальними приладами, вони підлягають сертифікації та атестації у відповідних державних установах.