Что такое анемометр

Ультразвуковые анемометры славятся своей высокой точностью измерений, большим уровнем надежности и заметным сроком службы. Однако они имеют свои недостатки, среди которых следует выделить значительные габариты, что ограничивает возможность создания компактных и автономных устройств.

Какие бывают анемометры и какой выбрать Статья

Анемометр — это специальный прибор, предназначенный для измерения скорости движения различных газов, включая, в первую очередь, воздух. Они также известны под названием ветромеров, так как изначально разработаны для определения скорости ветра. Однако неправильно считать анемометры исключительно метеорологическими инструментами, поскольку они находят применение и в других сферах. Например, в системах вентиляции и кондиционирования воздуха они тоже играют важную роль. Хотя анемометры не так широко используются в быту, они могут быть частью домашней метеостанции. Однако в промышленных условиях, а также в офисах, их применение особенно актуально — здесь они контролируют работу систем кондиционирования и вентиляции. В данной статье мы подробно рассмотрим различные виды анемометров, их отличия и предложим рекомендации по выбору подходящего устройства. Интересно, что существуют также приборы, называемые измерителями расхода воздуха, которые, по сути, являются теми же анемометрами.

Существует несколько основных типов анемометров, среди которых можно найти как современные модели, так и устройства, использующие технологии, разработанные сотни лет назад. При этом важно заметить, что в компактных и легких приборах с цифровыми экранами могут применяться старинные методы измерения скорости воздуха. Мы подробно расскажем о всех типах анемометров, которые используются в настоящее время.

Крыльчатый

В этом типе устройств используется крыльчатка, в простонародье называемая ветровым колесом; она помещена в металлическое кольцо, которое служит защитой от случайных повреждений. По своей сути, это мини-вентилятор или мельница. Когда на лопасти крыльчатки воздействует поток воздуха, колесо начинает вращаться, и это движение передается на преобразователь, который выводит данные. Преобразователь может быть механическим или электрическим; в современных моделях он обычно электронный и отображает данные на цифровом дисплее. Механические устройства, напротив, являются полностью автономными, в то время как для работы дисплея необходима электрическая батарея. Этот тип анемометров отличается высокой надежностью.

Не стоит думать, что такие устройства обязательно большие — среди них есть и легкие компактные модели. Их точность измерений, как правило, достигает значения около 0,1 метра в секунду, но это требует правильного использования устройства в соответствии с инструкцией. Крыльчатые анемометры представляют собой распространенный тип; среди них можно встретить как переносные ручные модели, так и устройства, интегрированные в вентиляционные системы. Последние могут передавать полученные измерения на удаленные устройства. Следует отметить, что анемометры этого типа нужно точно направлять по направлению воздушного потока, иначе полученные данные могут оказаться неверными. Множество пользователей считает это недостатком, однако в большинстве случаев на открытом пространстве определить направление ветра достаточно просто.

Чашечный

Чашечные анемометры — это наиболее древний тип устройств. Их конструкция состоит из четырех полусфер (чашек), прикрепленных к спицам, которые в свою очередь фиксируются на вертикальном роторе. Принцип работы устройства довольно прост: ветер, действующий на чаши, вызывает их движение и вращение ротора. Скорость ветра рассчитывается на основании числа оборотов ротора за определенный промежуток времени: чем больше оборотов, тем сильнее ветер. Современные миллые устройства позволяют определять не только скорость, но и направление ветра. Вращение ротора может передаваться либо на механический счетчик, либо на тахогенератор, который передает сигнал на вольтметр. В тахогенераторах данные отображаются мгновенно и автоматически, что устраняет необходимость в ручном подсчете.

Параметры анемометров

Теперь, когда мы обсудили различные виды анемометров, следует обратить внимание на параметры, которые нужно учитывать при выборе устройства. Их не так много, но внимательно следить за каждой характеристикой крайне важно. Поэтому вначале необходимо выбрать тип анемометра, а затем уже изучать специфические характеристики в зависимости от задач, которые предстоит решать.

Первый важный параметр — это диапазон измерений, который указывает на скорость воздушного потока (ветра), которую можно измерить. Для обычных систем кондиционирования обычно достаточно ограничения в десять метров в секунду, в то время как для крупных систем вентиляции может потребоваться диапазон от 15 до 20 м/с. Для метеорологических станций необходимы гораздо более широкие диапазоны, и здесь следует исходить из конкретных задач, которые необходимо решить.

Следующий параметр — это точность измерений, выражаемая в уровне погрешности. Если не рассматривать анемометры высокой точности, применяемые в лабораториях или аэродинамических трубах для проведенных высокоточных тестов, то в большинстве случаев погрешность составляет от 1,5-2% до 5-6%. Важно учитывать сферу применения, поскольку в некоторых ситуациях допустимая погрешность в 5% может оказаться не критичной, тогда как в других условиях требуется высокая точность. Например, на промышленных предприятиях чаще устанавливаются анемометры с высокой точностью, что необходимо для качественного контроля и управления вентиляцией.

Некоторые анемометры могут также измерять температуру воздуха, и это не только устройства, где это нужно для точного определения скорости ветра. Если для вас важен этот параметр, рекомендуется обратить внимание на диапазон температур, в которых анемометр способен работать. Некоторые модели могут функционировать в широком диапазоне температур, начиная от -20 градусов до +50 градусов по Цельсию. Такие особенности также следует учитывать при выборе устройства, так как не все модели могут эффективно работать в условиях низкой температуры.

Это ключевые параметры, однако есть и дополнительные. Например, современные приборы могут включать память для записи показаний. Способы вывода информации также могут различаться, но в большинстве случаев в переносных устройствах используются жидкокристаллические дисплеи. Обратите внимание на тип питания; некоторые модели работают на батарейках, другие на аккумуляторах. Защита от пыли и влаги может не всегда быть необходима, но если анемометр планируется использовать в условиях повышенной загрязненности, разумно выбрать модель с высокой степенью защиты.

В целом, это все основные параметры, которые необходимо учитывать при выборе анемометра, если вы планируете приобретать его отдельно. Хотя анемометры являются специфическими приборами с ограниченной сферой применения, на рынке доступно множество моделей с разнообразными функциями для различных видов деятельности. Таким образом, если вы четко понимаете, какие задачи необходимо решать, выбрать подходящий анемометр станет вполне простым заданием.

Что измеряет анемометр?

Данное измерительное оборудование решает ряд задач, включая определение:

• направления и скорости потоков воздуха (ветра) и газовых веществ;
• уровня влажности (в различных условиях, таких как защищенное или открытое пространство);
• показателей атмосферного давления;
• объемов расхода воздуха.

Термоанемометры, помимо перечисленных функций, также имеют возможность измерения температуры воздуха.

В большинстве случаев измерители расхода воздуха используют свои возможности в условиях метеорологических станций или на производственных объектах, где функционируют мощные системы кондиционирования. Однако также могут оказаться полезными для определения скорости движения воздушных масс в других условиях.

Эксперты в области метрологии применяют этот прибор для измерения порывов ветра. Аэропорты и аэродромы оснащены подобной аппаратурой для обеспечения безопасности полетов, а также оценки эффективности функционирования вентиляционных систем и современного промышленного оборудования.

Кроме того, устройства используют:

• Снайперы, лучники и биатлонисты для повышения точности при стрельбе, учитывая влияние ветра;
• Любители парусного спорта и яхтинга;
• Строители и монтажники — в частности, в кабине башенного крана, где операторы могут следить за силой ветра, что может быть небезопасно при поднятии грузов;
• Представители аграрного сектора во время распыления удобрений на полях.

Какие бывают анемометры?

В зависимости от механизма действия анемометры можно классифицировать на:

• вращающиеся;
• термические;
• акустические;
• лазерные.

Различия между этими приборами заключаются в технологии измерения скорости воздушных потоков.

1. К группе вращающихся анемометров относятся:
   • Чашечные анемометры — это старейшие механические устройства, которые не потеряли актуальности даже в современное время. Они состоят из лопастей с полусферической формой, напоминающей чашу. Эти контуры позволяют измерять скорость потоков с минимальной погрешностью, так как устройство не требует установки лопастей в направлении ветра. Движение воздуха при этом должно направляться внутрь полусферических горловин, но не в полость дна.
   • Работа прибора основывается на вычислении количества оборотов лопастей, которое необходимо корректировать с помощью коэффициента, зависящего от числа и площади поверхности лопастей. Этот коэффициент может составлять от 2 до 3. В случае механических моделей следует снимать замеры в течение определенного промежутка времени. Большинство электронных моделей оснащено программным обеспечением для определения текущих потоков с помощью некоторого количества поворотов.
   • Большая часть анемометров этого типа может реагировать на ветер со скоростью выше одного метра в секунду. Однако классические устройства данной конструкции не позволяют определить направление движения воздушных масс.
   • Крыльчатые анемометры имеют схожую функциональность с предыдущим типом, но они меньше по размерам и способны измерять скоростные параметры при скорости выше 0,1 м/с. Лопасти этих устройств вращаются благодаря порывам ветра или перемещению газов, что аналогично работе пропеллеров. Определение скорости ветра производится, как и в предыдущем случае, с помощью числа оборотов и приборного коэффициента. Наличие диффузора, рассчитанного по ходу движения воздушных масс, позволяет достигать более точных результатов. Часто эти анемометры оснащены небольшими ветряными флюгерами для определения направления движения ветра.
2. К термической группе относятся термоанемометры, обученные фиксировать потери тепла в результате обдува. Все знают, что при идентичных температурных условиях ощущение холода всегда будет значительно сильнее на ветру, чем без него. Это устройство оснащается ниткой накаливания, через которую проходит электрический ток. При сильном обдуве степень нагрева филамента изменяется, что влияет на проводимость металла и, соответственно, принцип работы приборной электроники при определении скорости движения воздуха. Чаще всего подобные устройства используются как встроенные элементы в другие системы. Автомобили оснащены датчиками, которые определяют соотношение приготовленного топлива для двигателей внутреннего сгорания, и датчики этих приборов являются термоанемометрами.
3. Акустическая группа включает в себя ультразвуковые анемометры. Они используют ультразвуковые сигналы для определения скорости движения воздуха. Прибор анализирует скорость ультразвуковых колебаний, которая изменяется под воздействием движущихся воздушных масс. В результате метод расчета включает временные затраты, которые необходимы для прохождения звуковой волны между передающим и принимающим устройствами, а также многие внешние факторы, такие как температура и влажность воздуха. Эти устройства часто применяются для определения скорости потоков газов.
4. Лазерная группа представлена измерительными устройствами нового поколения, которые лишь начинают набирать популярность. Эти компактные приборы часто используют любители экстремального отдыха и называются доплеровскими, в честь создателя изобретения. Суть принципа основывается на зависимости частоты излучения от скорости, с которой движется источник и приемник. Это фактически стало основой для создания сложного оптически-электронного измерительного комплекса — лазерного анемометра. Принцип его работы заключается в движении объекта в потоке воздуха или газа под воздействием фиксированного лазерного излучения. Приборный датчик регистрирует результат отражения световой волны от поверхности объекта и далее вычисляет разницу в частотах света исходного и отраженного сигналов для определения скорости ветра или газа.

Назначение

Анемометр — это прибор, предназначенный для измерения скорости ветра, а также других характеристик воздушного потока. Его также называют ветромером, и эти устройства нашли широкое применение в многих сферах, включая промышленность:

1. В метеорологии анемометры используют для сбора данных о состоянии погоды, что способствует прогнозированию метеорологических явлений и мониторингу климатических изменений.
2. На аэродромах они используются для контроля безопасности полетов и навигации авиации.
3. На судах и морских станциях эти устройства позволяют мониторить погодные условия, что делает навигацию и управление кораблями более безопасными.
4. В строительстве они служат для оценки ветровых нагрузок на конструкции, такие как небоскребы, мосты и антенные комплексы.
5. В сфере энергетики на ветряных электростанциях анемометры необходимы для определения эффективности использования ветра для генерации электроэнергии.
6. В сельском хозяйстве они помогают фермерам оптимизировать условия полива, контролировать распыление удобрений и защищать урожай от вредителей.

Виды и принцип работы

Существует несколько типов ветромеров, каждый из которых имеет свою конструкцию, принцип работы и область применения. Выделяют: механические, тепловые, лазерные, ультразвуковые, а также акустическо-резонансные версии.

Механические

Это один из самых распространённых типов анемометров, отличающихся высокой надежностью и простой конструкцией. Механические анемометры включают в себя чашечные и крыльчатые устройства.

Чашечные

Чашечные анемометры — классические устройства, состоящие из трех или четырех полусферических или конических «чашек», установленных на вращающейся оси, соединенной с регистрирующим устройством, преобразующим вращение вала в сигнал, который можно интерпретировать в определенных единицах.

Принцип работы чашечного анемометра основывается на оценке угловой скорости вращения вала, создаваемого потоком воздуха, попадающим на чашки. Интенсивность ветра и скорость вращения пропорциональны, что обеспечивает точные измерения с погрешностью до 3%. К недостаткам этой конструкции относятся высокие инерционные моменты, значительная масса и сложность всей системы. Тем не менее, эти недостатки компенсируются высочайшей надежностью и прочностью, а также возможностью измерения больших ветровых нагрузок.

Крыльчатые

Лопастные или крыльчатые анемометры также находятся на высоком уровне популярности. Рабочая часть этих устройств состоит из нескольких лопастей, как у вентилятора.

Принцип действия крыльчатого анемометра схож с чашечным: на лопасти воздействует движущийся воздух — благодаря наклонной форме они не только создают определенное сопротивление, но и пропускают воздух через себя. Происходящее вращение передается на механический или электрический преобразователь, который распознает и отображает результаты на приборе.

Конструкторы могут изменять форму, наклон и площадь поверхности лопасти для настройки чувствительности устройства.

Эти модели характеризуются: компактностью, малым моментом и высокой чувствительностью, что позволяет измерять неоднородные потоки. Основным недостатком является необходимость направлять прибор точно по ходу воздушного потока.

Способы преобразования вращения в информацию

Долгое время использовались механические преобразователи. Одним из самых простых решений стали механические счетчики и стрелочные индикаторы, которые позволяли фиксировать скорость оборотов, а механический преобразователь обеспечивал отображение информации.

В современных системах для визуализации измеренных параметров используются жидкокристаллические или электронные экраны. Для преобразования интенсивности вращения лопастей в электрические сигналы применяются электромашины (генераторы), а также оптические или магнитные датчики. Это значительно улучшает точность измерений, а также позволяет проводить расчеты, анализировать и регистрировать полученные данные.

Ультразвуковые

Этот тип устройств использует ультразвук как метод оценки направления и скорости распространения ветра. Они функционируют на основе анализа различий в скорости прохождения ультразвука в движущейся среде. Каждый прибор содержит четное число ультразвуковых сенсоров, которые циклически посылают сигналы в прямом и обратном направлении. Для обеспечения необходимой точности рассчитывается использование двух или трех пар сенсоров. Контроллер фиксирует изменения в интенсивности прохождения ультразвука от сета датчиков, анализирует их и вычисляет направление ветра.

Виды и принцип работы анемометра

Различают несколько типов анемометров, каждый из которых имеет свою конструкцию, способ измерения и область применения. Среди них выделяются механические, термические, лазерные, ультразвуковые и акустическо-резонансные позиции.

Механические анемометры являются одними из самых популярных, отличаясь высокой надежностью и простотой конструкции. Основными видамин этих анемометров являются чашечные и крыльчатые.

Чашечные анемометры представляют собой традиционные устройства, составленные из 3 или 4 полусферических или конусообразных «чашек», закрепленных на вращающейся оси. Эта ось соединена с регистрирующим устройством, преобразующим момент вращения воедино в сигнал, который можно интерпретировать в определенных единицах.

Принцип работы чашечного анемометра построен на оценке угловой скорости вращения оси, создаваемой потоками воздуха, попадающими на чашки. Интенсивность ветра и вращение оси пропорциональны, что позволяет производить измерения с точностью до 3%. Среди недостатков такой конструкции отмечается высокая инерция, масса и сложность всей системы. В то же время это компенсируется сердитым качеством, прочностью и возможностью измерять сильные ветровые нагрузки.

Устройство анемометра

Крыльчатые анемометры также пользуются популярностью. Рабочая часть у них состоит из нескольких лопастей, сходных с вентиляторами.

Принцип работы крыльчатого анемометра аналогичен чашечному: на лопасти воздействует движущийся воздух — благодаря их наклонной форме возникает сопротивление, и они вращаются, пропуская воздух через себя. Происходящее вращение передается либо на механический, либо на электрический преобразователь, который распознает и отображает результаты на устройстве.

Дизайнеры могут изменять привлекательность, угол наклона и площадь поверхности лопасти для настройки чувствительности устройства.

Эти модели характеризуются специальными свойствами: компактность, малый момент страгивания и высокая чувствительность, что позволяет измерять неоднородные потоки. Ключевой недостаток – необходимость направлять устройство точно в сторону воздушного потока.

Способы преобразования вращения в информацию

механические счетчики и стрелочные индикаторы, которые позволяли учитывать скорость вращения и отображать данные с помощью механического преобразователя.

Виды индицирующих элементов: счетчик (а), стрелочный (б,в)

В современном мире для представления измеряемых параметров чаще всего используют жидкокристаллические или электронные дисплеи. Для преобразования интенсивности вращения лопастей в электрические сигналы используются электромашины (генераторы), а также оптические или магнитные датчики, что значительно повышает точность измерений и позволяет выполнять расчёты, анализ и регистрацию полученной информации.

Это интересно:  Про чашечные анемометры.

Ультразвуковые анемометры

Эти устройства используют ультразвук для определения направления и скорости ветра, проявляя разницу в скорости прохождения ультразвука в движущейся среде. Каждый прибор состоит из четного количества ультразвуковых сенсоров, которые непрерывно отправляют сигналы в прямом и обратном направлениях. В зависимости от нужной точности используется две или три пары сенсоров. Контроллер фиксирует различия в интенсивности прохождения ультразвука от комплекта детекторов, анализирует их и вычисляет направление ветра.

Как выбрать анемометр

При выборе подходящего анемометра важно учитывать несколько ключевых факторов, которые обеспечат качественные и точные измерения параметров воздуха. Вот основные аспекты, которые следует учитывать:

1. Цель использования: Определите, для каких задач будет использоваться устройство. Различные области применения требуют различных характеристик и спецификаций.
2. Тип анемометра: Существует множество типов анемометров, каждый из которых имеет свои особенности и преимущества. Выберите тот тип, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям.
3. Диапазон измерений: Определите ожидаемый диапазон скоростей ветра, которые потребуются для измерения, и убедитесь, что выбранный анемометр способен справляться с этими нагрузками.
4. Точность: Обратите внимание на уровень точности измерений, указанных в характеристиках устройства. Убедитесь, что этот показатель отвечает вашим требованиям.
5. Устойчивость к окружающей среде: Учитывайте условия эксплуатации, в которых будет использоваться анемометр. Убедитесь, что устройство может функционировать в этих условиях.
6. Надежность и долговечность: Оцените надежность и долговечность модели, изучив репутацию производителя и отзывы пользователей.
7. Бюджет: Найдите баланс между стоимостью и качеством. Инвестиции в качественное и надежное устройство могут окупиться в будущем, избегая необходимости замены или дополнительных расходов на обслуживание.

Учитывая эти аспекты, вы сможете выбрать наиболее подходящий анемометр для ваших нужд и задач.

По каким критериям и техническим характеристикам следует выбирать анемометр?

Правильный выбор анемометра является важной и ответственной задачей, поскольку он влияет на комфорт и безопасность условий работы на предприятии, сохранность оборудования, продукции и сырья, а также на качество работы систем климат-контроля и других процессов. Компания Аква-Лаб предлагает множество популярных и качественных моделей анемометров, среди которых можно подобрать устройства, оптимально подходящие как для новичков, так и для профессионалов.

Одной из ключевых характеристик анемометров является диапазон измерения скорости воздушного потока. Например, если вы планируете использовать устройство для организации систем кондиционирования, выбирайте прибор с диапазоном измерений 0-10 м/с. В ситуациях, когда необходимо обустроить вентиляционные системы в крупных торговых или офисных центрах, лучше подойдет модель, способная работать в диапазоне 0-20 м/с.

Как упоминалось ранее, многие современные анемометры также измеряют температуру воздуха. Приборы, выполняющие эту функцию, особенно если речь идет о зимних температурах, идеально подходят для строительных компаний, работающих в суровых климатических условиях.

Следующий значимый параметр — точность измерений. Он определяется допустимой погрешностью. Повышенная погрешность может быть допустима там, где это не критично, например, при использовании оборудования для запуска больших воздушных змеев. В противном случае, если модель с высокой погрешностью применяется для мониторинга систем на производственных объектах с высоким уровнем токсичности, это может угрожать жизни и здоровью сотрудников.

Для обеспечения высокоточных результатов измерений необходимо не только выбирать анемометры с соответствующими техническими характеристиками, но и понимать определенные нюансы их работы. Например, анемометры с крыльчаткой следует располагать по ходу ветра для обеспечения полной проходимости воздуха через прибор. В противном случае результаты измерений могут оказаться недостоверными, так как анемометр учтет лишь тот поток, который заставляет его лопасти вращаться. Точность измерений также может снизиться, если крыльчатый анемометр используется в помещениях с высоким содержанием пыли и грязи, которые могут загрязнять лопасти и затруднять их движение. Термометры не рекомендуется эксплуатировать под открытыми солнечными лучами, поскольку их корпус может перегреваться, что приводит к увеличению погрешности измерений.

Особенности питания. Анемометры обычно работают от батарей, аккумуляторов или пальчиковых элементов, поэтому их достаточно легко заменить или подзарядить. Но в этом имеются свои нюансы, которые являются важными для правильного функционирования устройства, обычно указаны в руководстве по эксплуатации. Неправильная подзарядка аккумуляторов может привести к некорректным показаниям прибора. Также рекомендуется отключать анемометр сразу после завершения измерений, чтобы избежать ненужной траты энергии и случаев отключения устройства в критический момент.

Китай, Европа или …Россия: делаем правильный выбор

Поскольку на современном рынке измерительного оборудования представлено множество анемометров, поиск подходящей модели может показаться сложной задачей, включая выбор бренда. Традиционно наивысшая степень доверия отдается европейским производителям, и нередко покупателю кажется, что логотип на устройстве — это гарантия его качества и долговечности.

Тем не менее, по факту большинство товаров, имеющих яркий европейский логотип, производятся в Китае, а некоторые известные западные бренды со временем потеряли свою актуальность и качество производства значительно ухудшилось, как и цена на них, тогда как логотипы по-прежнему продолжают рекламироваться и продаваться.

С другой стороны, Китай имеет множество производственных организаций, которые выпускают высококачественные продукты, соответствующие международным стандартам. Производственные затраты в Китае значительно ниже, чем в большинстве Западных стран, что открывает широкие возможности для создания качественной продукции с хорошими финансовыми показателями. Таким образом, во многих случаях анемометры из Китая значительно не уступают своим европейским аналогам, при этом их стоимость вполне конкурентоспособна.

Это выдвигает на передний план также российских производителей анемометров — например, компанию AQUA-LAB. Она предлагает высококачественные метеостанции, в составе которых функционируют устройства для измерения скорости воздушных потоков. Качество моделей является одним из самых высоких мировых стандартов. Убедитесь в этом сами.

Используемые изображения: