Анемометр-это прибор для измерения…?

Монтаж

Устанавливаем устройство на высокий шест на крышу дома. Рассчитываем, что и в какой последовательности мы будем делать, готовим материалы и инструменты. Модно сделать наметку без устройства, а после его установить. Проводим кабель в дом и включаем прибор. Как он работает можно посмотреть в видео материале.

​Таким образом, мы знаем, как сделать анемометр своими руками и что для этого нужно

Неважно, для чего прибор служит – для вентиляции, измерения скорости или температуры. Неважно, каким он является – стационарным, миниатюрным или индукционным. Одно можно сказать точно – он приносит людям пользу

Одно можно сказать точно – он приносит людям пользу.

Отличия между разными типами устройств

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.

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.

Крыльчатая конструкция

В таком приборе существует особая деталь – крыльчатка в виде лопастей или вентилятора. Она установлена в защитном кольце. Существуют модели, в которых лопасти имеют жесткое крепление к измерительной части или соединение при помощи гибкого привода.

Крыльчатый анемометр действует следующим образом. При попадании воздушных масс на «вентилятор» меняется скорость, с которой вращаются лопасти.

Зубчатый механизм приводится в работу, что заставляет функционировать счетный механизм. Одновременно существует возможность определения и направления ветра.

Применяются для измерения скорости от 0,1 м/с.

Основной принцип действия

Принцип работы чашечного анемометра:

Ветер воздействует на ось с 3 или 4 чашками (полусферами), происходит вращение и запускается механизм подсчета числа оборотов.

Результат отображается на счетчике, шкале циферблата или дисплее (в зависимости от вида и модификации устройства).

Полученное число делят на коэффициент прибора (2 или 3).

При использовании ручного чашечного анемометра следует придерживаться инструкции: засекают длительность времени измерения, а также подсчитывают количество оборотов оси, после чего – на графике отмечают расстояние, пройденное потоками воздуха. Конечный результат – это указанное расстояние делённое на время его измерения.

Что касается индукционного (электронного) – дополнительные подсчеты и графики не нужны, так как инструмент оснащён электронным тахометром и на счетчике, или дисплее, автоматически отображается искомая скорость ветра.

Прибор измеряет мгновенную скорость, а также среднее значение потока воздуха, по перпендикулярной направленности последнего относительно оси вращения. Главное преимущество чашечного устройства – датчик фиксирует скорость без надобности подстраиваться под воздушный поток, так как работает в любом направлении. Большинство индукционных моделей измеряют ещё и температуру воздуха.

Функциональные ограничения:

ручной инструмент не рассчитан на порывы ветра ниже 1 м/с;

измеряет скорость в диапазоне от 1 до 20 м/с – в ручном чашечном анемометре и до 50 м/с – в электронных моделях;

рабочие температуры — от -20°C до 50°C;

в большинстве случаев не определяет направление воздушного потока, а исключительно его скорость. Для возможности определения этого фактора в комплект поставки должен входить флюгерный директор.

Инструкция по использованию

Анемометр простой в использовании прибор. Но для каждого имеются определенные нюансы использования.

Механические

К механическим относятся чашечные и крыльчатые анемометры. Для того чтобы использовать чашечный тип, достаточно установить его на возвышении, например, на крыше здания. Далее необходимо подождать минуту и считать показания прибора. Этот показатель нужно разделить на 3 для приборов с величиной чашки 10 см и на 2 с величиной 15 см. Полученный результат является скоростью ветра на открытом пространстве.

Крыльчатые приборы более современнее. Они имеют электронную начинку для выполнения вычислений. Также эти устройства производят по типу датчик/зонд. Датчик может находится в здании, а зонд выносится на открытую местность. При этом приборы соединяются кабелем. Зонд необходимо поднять над головой или закрепить на возвышении. Прибор передаст на блок управления полученные данные, а компьютер выдаст заключительный расчет.

Электронные устройства

Из представленных типов, простому обывателю доступны лазерные и термоанемометры.

Для использования лазерных достаточно навести прибор на удаленный предмет и включить устройство. Скорость движения ветра будет рассчитана по времени возврата отраженного луча от предмета.

Термоанемометр используется также просто. Достаточно включить прибор и дождаться нагрева термопары. Далее нужно выставить анемометр по направлению потока ветра. Через минуту можно получить итоговый результат скорости.

Акустический тип анемометров используется на сложных участках рельефа. Эти приборы имеют большие габариты. Поэтому использовать такое устройство в повседневной жизни не получится. Есть аналогичные карманные устройства, но их расчет имеет большие погрешности, так как на волну влияет температура, давление, магнитные поля. В городских условиях сделать правильный замер очень сложно.

Где и как используются анемометры?

В настоящее время с помощью прибора измеряют скорость и направление движения газов и жидкостей. Прибор нашел свое применение в следующих областях жизнедеятельности человека:

• Служба метеорологии. Метеорологические станции фиксируют комплекс физических явлений в атмосфере, определяющих погоду. Одними из них являются сила и направление ветра у земли и на высоте. На основании анализа показателей составляется прогноз погоды.
• Наземная служба аэропортов. Используя анемометр, наземные службы аэропортов получают информацию о фактической и ожидаемой погоде на аэродромах и маршрутах полетов воздушных средств (сила и направление ветра, опасные явления).
• При строительных работах. Используют при проектировании систем вентиляции и кондиционирования в помещениях различного назначения. Приборами оснащают башенные, кабельные и портальные краны для подачи сигнала машинисту, т. к. сильный ветер представляет угрозу для этого вида техники.
• В сельском хозяйстве. Современный анемометр не только определяет силу и направление ветра. Он также определяет разницу температур, коэффициент резкости погоды, точку росы и влажность воздуха. Это главные показатели, влияющие на работу фермера.
• В энергетике. На основе наблюдений за «поведением» воздуха определяют место установки, высоту и модель ветряка при альтернативном использовании ветра. После установки, анализируя данные установленных анемометров, определяют эффективность работы ветряка.
• В горнодобывающей отрасли. На горнодобывающих предприятиях анемометр используют для депрессионных съёмок, мониторинга и определения фактических значений скорости воздушного потока в тоннелях, шахтах и вентиляционных сетях.
• Спорт. Виды спорта, в которых определяющую роль играет сила и направление ветра: парашютный и парусный спорт, хай-дайвинг, кайтсерфенг, серфинг и др.

Лучшие крыльчатые модели

Анемометры. применение различных видов анемометров

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.

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.

Механические анемометры

В Викитеке есть полный текст  «Математических забав» Леона Баттисты Альберти 

Описание первого механического анемометра составил около 1450 года Леон Баттиста Альберти в своём труде «Математические забавы» (лат. Ludi rerum mathematicarum), приложив его чертёж. Его действие основывалось на отклонении ветром висящей доски. Похожий анемометр начертил в «Атлантическом кодексе» (лист 675) Леонардо да Винчи тремя десятилетиями позднее Альберти.

Чашечный анемометр

Наиболее распространённый тип анемометра — это чашечный анемометр. Изобретён доктором Джоном Томасом Ромни Робинсоном, работавшим в Арманской обсерватории, в 1846 году. Состоит из четырёх полусферических чашек, симметрично насаженных на крестообразные спицы ротора, вращающегося на вертикальной оси.

Чашечный анемометр с вертикальной осью, расположенный на Скаджит Бэй, штат Вашингтон. Июль—август 2009.

Ветер любого направления вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра.

Робинсон предполагал, что для такого анемометра линейная скорость кругового вращения чашек составляет одну треть от скорости ветра, и не зависит от размера чашек и длины спиц. Проделанные в то время эксперименты это подтверждали. Более поздние измерения показали, что это неверно, т. н. «коэффициент анемометра» (величина обратная отношению линейной скорости к скорости ветра) для простейшей конструкции Робинсона зависит от размеров чашек и длины спиц и лежит в пределах от двух до чуть более трёх.

Трёхчашечный ротор, предложенный канадцем Джоном Паттерсоном в 1926 году, и последующие усовершенствования формы чашек Бревортом и Джойнером в -м году сделали чашечный анемометр линейным в диапазоне до 100 км/ч (27 м/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 (в г.), 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 ротора неравномерна в течение одного оборота (половину оборота флажок движется по ветру, половину оборота — против). Определив круговой сектор относительно метеостанции, в котором скорость увеличивается или уменьшается, определяется направление ветра.

Вращение ротора в простейших анемометрах передаётся на механический счётчик числа оборотов. Скорость подсчитывается по числу оборотов за заданное время, например, минуту, таковы ручные анемометры.

В более совершенных анемометрах ротор связан с тахогенератором, выходной сигнал которого (напряжение) подаётся на вторичный измерительный прибор (вольтметр), или используются тахометры, основанные на иных принципах. Такие анемометры сразу показывают мгновенную скорость ветра, без дополнительных вычислений, и позволяют следить за изменениями скорости ветра в реальном времени.

Самые распространённые модели современности среди чашечных анемометров это МС 13, М 95ЦМ, анемометр АРЭ

Помимо метеорологических измерений, чашечные анемометры применяются и на башенных подъёмных кранах, для сигнализации об опасном превышении скорости ветра.

Крыльчатые анемометры

В таких анемометрах поток воздуха вращает миниатюрное лёгкое ветровое колесо (крыльчатку), ограждённую металлическим кольцом для защиты от механических повреждений. Вращение крыльчатки через систему зубчатых колёс передаётся на стрелки счётного механизма.

Ручные крыльчатые анемометры применяются для измерения скорости направленного воздушного потока в трубопроводах и коробах вентиляционных устройств для вычисления расхода вентиляционного воздуха в вентиляционных отверстиях, воздуховодах жилых и производственных зданий.

Наиболее распространённые анемометры с крыльчаткой-зондом — это Testo 416, анемометр ИСП-МГ4, анемометр АПР-2 и другие.

Анемометр – общие сведения

Изготовление анемометра своими руками

Приложив немного старания и желания, можно смастерить самодельный анемометр в домашних условиях. Для изготовления устройства понадобится старый видеомагнитофон, вернее, его часть называемая блоком вращения головок. Из него надо удалить все лишнее, оставив каркас из металла вращающейся головки с осью, часть с блоком подшипников и шайбу крепящую двигатель. Устройство будет измерять среднюю и сильную скорость ветра.

Проделываем следующее:

1. Сверлим сверлом по металлу в боку вращающейся части три дыры Ø 4 мм для крепежа чашек, ориентируясь на 3 дыры головки, крепящей внутренние узлы;
2. Вставляем в дыры болты М4 размером 10 мм. Чтобы обеспечить хороший контакт с лопастями из подручного материала (камера велосипеда) вырезаем шайбы, чтобы чашки не вращались;Берем части видеоголовки, просверливаем в них отверстия и подготавливаем резиновые шайбы
3. Лопастями послужат кружки из пластмассы со срезанными ручками, на месте которых просверлена дыра Ø 4 мм;В качестве лопастей вполне подойдут самые обычные пластиковые кружки
4. Крепим чашки к узлу вращения, с помощью шайбы и гайки. Делаем это аккуратно, чтобы не повредить чашки. Проверяем, чтобы наша конструкция легко вращалась. Итак, узел мы собрали. А в роль датчика будет выполнять велокомпьютер;Собираем узел зафиксировав кружки с помощью болтов
5. Клеим магнит на вращающуюся часть узла. В период крепежа проводим балансировку узла вращения. Она нужна для того, чтобы анемометр не вращал при работе шест, на который он будет позже установлен. Магнит берем из комплектации велокомпьютера;
6. Сверлим в неподвижной части узла дыру Ø 7 мм, приклеиваем датчик от велокомпьютера, при этом кладем на магнит тонкую картонку и смазываем клеем. С помощью тестера проверяем датчик на срабатывание;
7. Узлом крепления послужит небольшой кусок уголка, который мы закрепим к неподвижной части с помощью двух длинных болтов;
8. Подключаем кабель. Удлиняем кабель датчика с помощью компьютерного кабеля. На снимке показан настольный вариант велокомпьютера, он медной проволокой прикручен к системе двигателя видеоголовки.Сверлим отверстия для уголка, дорабатываем его и крепим к конструкции

Рейтинг лучших бытовых анемометров

Ручные анемометры

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.

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.

Советы по использованию прибора

Начинать работу с прибором следует после изучения элементов его управления. Если принцип работы может быть общим, то обозначения в дисплее и особенности предоставления конечной информации могут иметь индивидуальный характер. Пользоваться прибором следует только в условиях, которые допустимы для конкретной модели. Многие изготовители, к примеру, предостерегают от использования аппаратов под прямыми солнечными лучами. Дело в том, что анемометр – это в первую очередь средство измерения, поэтому любое агрессивное воздействие даже на корпус может отразиться на его точности. Это же касается и повышенного содержания пыли в воздушных потоках. После такого использования следует выполнить тщательную чистку лопастей или чаш анемометра.

Смотреть галерею

Точность прибора может понижаться не только из-за грубого нарушения правил эксплуатации, но и в течение продолжительного времени работы. Поэтому для поддержания оптимального уровня достоверности предоставляемых данных производится поверка анемометра, которая состоит из нескольких операций. В домашних условиях, например, ее можно выполнить путем анализа целостности внешних поверхностей, корректности установки рабочих элементов и тестирования функции средства вывода информации.

Рекомендации по выбору

Если вы увлекаетесь экстремальными видами спорта, например, парапланеризмом или парусной регатой, то вам обязательно нужен анемометр. И лучше всего, если это будет мобильное устройство. Оно избавит вас от необходимости проведения трудоёмких расчётов для определения скорости воздушных масс. Вы получите интересующие вас данные путём нажатия всего лишь одной кнопки.

Анемометр способен производить измерения в пределах от 0,5 до 42 м/с. Есть функция подсветки дисплея. Для работы требуется обычная литиевая батарейка. Это лишь один пример.

Моделей анемометров сегодня существует множество. Вам не составит особого труда подобрать подходящую.

Специалисты дают следующие рекомендации по выбору анемометра:

• Прежде, чем идти в магазин, продумайте, как вы собираетесь использовать устройство, для каких целей оно вам необходимо.
• Определитесь с тем, какую сумму денег вы готовы потратить.
• Взвесьте технические характеристики представленных моделей.
• Изучите рейтинг популярных компаний-производителей. Известный бренд послужит гарантией качества.

Выбирая анемометр, следует быть очень внимательным, если вы хотите приобрести высококачественное устройство, которое прослужит вам долгие годы.

Термометр, один из метеорологических инструментов, которые есть у всех нас

Если нам нужно выбрать один из лучших метеорологических приборов, мы все возьмем термометр. Это наиболее часто используемый инструмент, потому что благодаря ему мы можем знать какая температура записывается, когда мы смотрим на нее. Тем не менее, вполне вероятно, что вы найдете такие, которые измеряют только максимальную температуру (от -31’5ºC до 51’5ºC), а другие, которые измеряют только минимальную (от -44’5ºC до 40’5ºC), хотя наиболее распространенным является то, что оба они отображаются на одном экране станции.

Есть много типов термометров: газовые, термометры сопротивления, клинические… но в метеорологии используются ртутные и цифровые.

Термометр ртутный

Это герметичная стеклянная трубка с ртутью внутри. Его объем изменяется вместе с изменением температуры. Этот инструмент был изобретен Габриэлем Фаренгейтом в 1714 году.

Цифровой термометр

Наиболее современный. Они используют преобразователи (например, ртуть), которые затем используются электронными схемами для преобразования полученных небольших изменений напряжения в числа. Таким образом, записанная температура появится на дисплее.

Назначение инструмента

Анемометр — это прибор для измерения скорости ветра, в переводе с древнегреческого, — «ветромер». Но греки здесь ни при чём, поскольку прибор был изобретён ирландским астрономом Джоном Робинсоном в середине XIX столетия. Цель изобретения состояла в определении силы, или выражаясь по-научному — скорости ветра. Сегодня он применяется в различных отраслях хозяйства:

• На метеорологических станциях, ведущих наблюдение за погодой, результаты которых выливаются иногда в штормовые предупреждения.
• В аэродромных службах обеспечения безопасности полётов.
• При эксплуатации вентиляционных систем и станций кондиционирования промышленных объектов, тоннелей метро.
• Для контроля вентиляции проходческих штреков, используемых в горных и угледобывающих отраслях.
• В строительной сфере. Вертушка, установленная на башенном кране, в случае превышения допустимой ветровой нагрузки предупреждает машиниста об опасности с помощью светозвукового сигнала.
• Работники аграрной отрасли применяют анемометр во время проведения опыления посевов удобрениями и средствами химической защиты растений.
• Используется в некоторых видах спорта, связанных с использованием силы ветра: парапланеризм, парусные регаты, гонки на буерах и так далее.