Чтобы понять, что именно измеряет анемометр, важно внимательно изучить его характеристики и принцип действия. Этот полезный инструмент можно применять как в открытых пространствах, так и в помещениях, обеспечивая точные замеры скорости воздушных потоков.
Что такое анемометр и что им измеряют?
Анемометр — это устройство, с которым многие знакомы, поскольку он находит активное применение на метеорологических станциях и используется для измерения скорости воздушных потоков в различных промышленных системах, таких как вентиляция. Несмотря на то что ключевая функция анемометра — измерение скорости воздуха — известна большинству, его принцип работы и конкретные функции иногда представляют собой предмет для недоумений. Что это за устройство? Какие параметры оно измеряет и как именно функционирует? Давайте детально разберемся в этих вопросах.
Что означает слово «анемометр»?
Слово «анемометр» происходит от двух греческих терминов: «anemos», что переводится как «ветер», и «metreo», что означает «измерять». В сухом остатке, этот термин обозначает устройство, предназначенное для измерения скорости ветра. Известный итальянский математик Леон Баттиста Альберти считается первооткрывателем анемометра.
Анемометр, изобретенный Альберти приблизительно в 1540 году, за прошедшие века подвергался незначительным изменениям. На протяжении следующих столетий многие ученые, включая Роберта Гука, делали свои попытки создания разных моделей этого устройства, при этом некоторые из них были приняты за оригинальный анемометр. В 1846 году ирландский астроном Джон Робинсон предложил усовершенствованную конструкцию анемометра, оснащённого четырьмя полусферическими чашами и механическим приводом. В конце двадцатого века были внедрены инновационные функции: одно из таких усовершенствований позволило Дереку Уэстону определять направление ветра, а доктор Эндрюс Флитц создал акустический анемометр.
Что такое анемометр?
Современное определение анемометра подразумевает под собой устройство для измерения скорости движения воздушных потоков или других газов. Область применения анемометра охватывает все сферы, где нужно точно определить скорость воздушных потоков. Кроме метеорологических станций, анемометр востребован в таких местах, как аэропорты, вертолетные площадки, аэроклубы и организации по дельтапланеризму. Этот инструмент также может быть очень полезен для спасательных служб и на парусниках, где сильно дующий ветер крайне опасен.
Как было указано ранее, основное предназначение анемометра — это измерение скорости воздушных потоков, однако в зависимости от конкретной модели он может выполнять и многие другие функции. К ним относятся определение направления ветра, измерение давления воздуха, температуры, объемного расхода воздуха и даже уровня влажности.
Таким образом, анемометр фактически становится портативной метеостанцией, которая удобна для эксплуатации и транспортировки. В процессе измерений устройство собирает необходимые данные, выполняет их анализ и отображает результаты на экран.
Разновидности
Анемометры постоянно совершенствуются, но более простые модели по-прежнему находят применение среди метеорологов. В зависимости от принципа работы их можно классифицировать на следующие основные типы:
- Вращающийся анемометр.
- Термический анемометр.
- Акустический анемометр.
- Лазерный анемометр.
Каждый из этих типов анемометров использует разные методы для измерения скорости ветра. Давайте более подробно рассмотрим, как именно каждое устройство выполняет эти замеры.
Чашечный анемометр
Чашечный (или сферический) анемометр считается самым старым из современных моделей. В его конструкции используются три полусферы, закрепленные на неподвижных стержнях. Такая конструкция позволяет проводить измерения без необходимости изменять направление самого прибора. Механические чашечные анемометры определяют скорость воздуха, основываясь на скорости вращения своих лопастей вокруг оси.
При этом вращение лопастей приводит в движение механический счетчик. Полученные показания делятся на коэффициент, который устанавливается производителем и зависит от диаметра чашек. Электронные аналоги таких приборов могут проводить эти расчеты значительно быстрее и реагировать на порывы ветра даже величиной в 1 м/с. Основной функцией чашечного анемометра является именно измерение скорости воздуха, и определить направление ветра с помощью него невозможно.
Крыльчатый или лопастной анемометр
Лопастной анемометр является предпочтительной альтернативой чашечному анемометру. Это устройство представляет собой конструкцию с пропеллером или вентилятором. Принцип его работы также основан на расчете скорости ветра, который измеряется по количеству оборотов лопастей ротора.
Для точности он должен быть установлен в соответствии с направлением потока воздуха. Современные электронные лопастные анемометры могут быть дополнены специальными диффузорами и флюгерами. Они проявляют более высокую чувствительность по сравнению с традиционными чашечными анемометрами, позволяя измерять скорость ветра с минимальным значением 0,1 м/с.
Термический анемометр
Этот тип анемометра часто называют тепловым. Он использует принцип охлаждения нагретого элемента для определения скорости ветра. Прибор состоит из термопары, которая нагревается с помощью источника питания.
Когда ветер дует на термопару, он охлаждает её до определенной температуры. Скорость этого охлаждения используется для расчетов интенсивности воздушного потока. Примечательно, что термические анемометры не применяются непосредственно в метеорологии, а скорее служат в качестве датчиков скорости ветра в таких транспортных средствах, как автомобили и самолеты. Кроме того, для успешной работы устройства необходимо, чтобы оно точно соответствовало направлению потока.
Акустические или ультразвуковые анемометры
Эти устройства функционируют, основываясь на принципе скорости распространения ультразвукового сигнала через воздух.
Влияние скорости ветра на параметр, связанный со временем, необходимым для передачи сигнала от приемника к передатчику, позволяет рассчитывать скорость воздушного потока. При изменении скорости ветра время передачи сигнала увеличивается, что, в свою очередь, снижает скорость, необходимую для расчета.
Лазерные анемометры
Лазерный анемометр работает согласно тому же принципу, что и ультразвуковой вариант, однако вместо звукового сигнала здесь используется лазерный луч. Этот луч движется от передатчика к приемнику, обеспечивая определенную скорость и время нахождения в пути.
Основные отличия
Анемометры можно классифицировать на простые механические и более сложные электронные устройства. Механические анемометры, как правило, вычисляют только один параметр — скорость ветра. Напротив, электронные устройства могут рассчитывать дополнительные параметры, такие как порывы ветра и среднюю скорость. Эти современные устройства довольно просты в использовании: вы можете проводить собственные расчеты, записывать данные за месяц и вести статистику. У многих моделей есть возможность подключения к Интернету для дальнейшей обработки данных.
Несмотря на простоту и интуитивное управление, для каждого конкретного типа анемометра существуют определенные нюансы и рекомендации по его использованию.
Механические анемометры
В категорию механических анемометров входят чашечные и лопастные модели. Для использования чашечного анемометра достаточно установить его на возвышенности, например, на крыше здания, и подождать некоторое время для проведения измерений. Через минуту можно записать показания. После этого полученное значение необходимо разделить на 3, если размер чашки составляет 10 см, и на 2, если размер чашки равен 15 см. Это поможет получить скорость ветра в открытой местности.
Современнее лопастные флюгерные счетчики управляются электронной начинкой для выполнения вычислений. Эти устройства также доступны в варианте датчика/детектора. В таком случае детектор устанавливается внутри помещения, а зонд — снаружи. Соединение между ними осуществляется через кабель. Детектор должен находиться на высоте или размещаться на возвышенности, после чего он передает данные в блок управления, где компьютер производит окончательные расчеты.
Электронные анемометры
Из всех представленных типов наиболее доступными для массового потребителя являются лазерные и термические анемометры.
Для использования лазерных анемометров достаточно направить прибор на удаленный объект и включить его. Скорость ветра будет рассчитана на основании времени, за которое лазерный луч возвращается обратно после отражения от объекта.
Использование термических анемометров также интуитивно. Нужно просто включить устройство и дождаться, пока термопара не нагреется. Затем анемометр направляется в сторону потока ветра, и через одну минуту можно получить окончательное значение скорости воздуха.
Акустические анемометры обычно используются в труднодоступной местности. Эти приборы могут иметь значительный размер, что делает их использование в повседневной жизни затруднительным. Портативные версии также существуют, однако их измерения часто подвержены значительным погрешностям из-за влияния температуры, давления и магнитных полей. Поэтому в городских условиях сложно произвести точные измерения.
Лучшие бытовые анемометры
В этом разделе вы найдете обзор самых эффективных анемометров, подходящих как для домашнего, так и для промышленного применения.
Testo 410-2
Этот анемометр является лопастным и, помимо основной функции измерения скорости ветра, способен также фиксировать влажность и температуру воздуха. Он может измерять воздушный поток с максимальной скоростью до 20 метров в секунду. Погрешность измерений составляет не более 2%. Устройство подойдет для применения в специализированных комиссиях, так как оно имеет официальную сертификацию. Преимущества данной модели заключаются в следующем:
- Время работы до 60 часов на одной батарее.
- Функция измерения температуры и влажности.
- Удобный дисплей с возможностью настройки подсветки.
Эта модель весьма эффективна для использования в промышленных установках, с обязательностью проведения измерений на месте.
Testo 425
Testo 425 – это анемометр теплового типа с выносным датчиком, подключенным через кабель. Он отличается высокой чувствительностью и способен измерять скорость потока до 20 м/с. Преимущества этой модели включают:
- Германское качество и высокая точность.
- Упрощенное управление без сложных настроек.
- Четкий и легко читаемый дисплей.
Этот прибор идеален для лабораторных и исследовательских работ.
АТТ-1021
Прибор относится к категории чашечных анемометров и является электронным устройством, способным также рассчитывать уровень влажности и температуры воздуха. Он может фиксировать максимальную скорость ветра до 35 метров в секунду. Преимущества данной модели:
- Быстрые и точные расчеты.
- Наличие встроенной памяти.
- Функция автоматического отключения при отсутствии ветра.
Модель обладает простыми настройками и способна сохранять до ста последних значений измерений в своей памяти.
