Що таке анемометр і що ними вимірюють? Види анемометрів, як користуватися?

Зміст:

• Пристрій та спосіб дії анемометрів
• Можливості анемометрів та області їх застосування
• Різні типи конструкції вимірників вітру
• Плюси та мінуси різних видів анемометрів
• Як правильно користуватися приладом для вимірювання швидкості вітру
• Що важливо при виборі анемометра

Швидкість вітру, його потужність та напрямок - важливі складові науки метрології. За допомогою цих даних прогнозують погоду в місцевості, її зміну протягом певного часу. Яким приладом вимірюють напрям вітру та його швидкість, точно знають метрологи. Називається він анемометр. Назва цього унікального пристрою походить від поєднання двох грецьких слів: анемо - вітер і метро - вимірювати. Даний прилад здатний визначити не тільки рух вітру, а і будь-які інші повітряні потоки або гази.

Таким чином, анемометри - універсальні прилади і використовуються вони не тільки в метрології. Про те, як влаштовані анемометри і які види їх існують, ви дізнаєтеся з цієї статті. Після її прочитання ви зможете відрізнити один тип анемометра від іншого і зможете ним користуватися без помилок і порушень технології.

Як влаштований анемометр, у чому відмінність цифрового та аналогового приладів

За своїм головним призначенням, анемометр - це прилад, який використовують для вимірювання напряму вітру. Крім цього, ви можете виміряти цим пристроєм різні речовини. Анемометр - пристрій портативний, тобто - переносний. Він працює автономно і не прив'язаний до джерела енергії. Виходячи з цієї особливості, анемометр можна використовувати скрізь - усередині приміщення, на вулиці, в лісі і в полі.

За своєю суттю - це маленька метеостанція. Її основні елементи - крильчатка та лопаті. Лопаті у різних видів анемометрів мають різну форму. Вони можуть бути напівсферичними, як чашка або плоскими, так званого пропелерного типу. Лопатей буває три або чотири (у бюджетних чашкових пристроях) і 5-6 і більше у крильчатих приладах. Чашкові лопаті ловлять повітряні маси самостійно. Вони підлаштовуються під нього як флюгер на даху будинку. Крильчатка під впливом повітряного потоку починає обертатися. Число її обертів фіксується лічильником або іншою мірною шкалою. У такий спосіб у ньому відбивається швидкість руху вітру та інших мас повітря. Показник на шкалі - це не остаточний результат. Остаточний параметр обчислюють з огляду на приладовий коефіцієнт.

Якщо лопаті у анемометра пропелерного типу, повітряний потік ловить безпосередньо крильчатка, яка розташована на роторній осі. Крильчатка дуже чутлива навіть до слабкого руху повітря чи газу. Вона легко «учує» тягу в димарі, протяг у кімнаті, невеликий витік газу. Її обертання передається на лічильник за допомогою редуктора черв'ячного типу. Таким чином, крім лопатей, анемометр включає ротор, шкалу вимірювань (лічильник), і фіксуючий гвинт для кріплення. У сучасних анемометрах замість крильчатки використовують ультразвуковий датчик. Він відповідає за виявлення повітряного потоку, тобто виконує ту ж функцію, що й крильчатка.

Анемометр - агрегат дуже специфічний та професійний. Швидкість вітру вимірюють двома його варіантами:

1. Аналоговим. Це механічний варіант анемометра. Він на сьогоднішній день вважається морально застарілим, проте часто використовується завдяки своїй невисокій вартості та простоті у використанні.
2. Цифровий анемометр. Це сучасний, просунутий девайс.

Аналоговий варіант анемометра оснащений вертикальною виносною шкалою. Це надає йому певної громіздкості. До того ж, з механічним аналоговим анемометром доводиться вести обчислення показника, враховуючи пройдену відстань повітряного потоку і час, за який вона пройдена.

Цифрові прилади виконані вкрай компактно. Їхні вимірювальні елементи вмонтовані всередині. Цифровий індикатор автоматично вимірює всі параметри повітряного потоку. Обчислень проводити не потрібно. Показники відбиваються на невеликому яскравому дисплеї.

Для чого використовують анемометри

Перевага анемометра у тому, що він виконує не тільки вимірювання сили вітру, а й міряє швидкість руху будь-якого потоку. Звісно, виміру піддаються всі повітряні маси, зокрема будь-який газ і навіть протяг у приміщенні. Також, окрім повітря, гарний мультизначний анемометр міряє і рідинні маси. Він вимірює та визначає їх напрямок, швидкість і потужність. Якщо анемометр поєднує ще й вимірювання температурного режиму (має вбудований термометр), ми отримуємо унікальний прилад для вимірювання головних параметрів будь-якого потоку - повітряного або рідинного.

Виходить, що сфера застосування анемометра - це метрологія. На багатьох виробництвах виникає потреба у вимірі сили повітряного потоку. Тому фахівці, які відповідають за системи кондиціювання та обігріву виробничих приміщень, не з чуток знають, яким приладом вимірюють вітер. Адже саме його використовують, щоб оптимізувати у виробничих цехах проходження повітряних мас.

Таким чином, анемометри використовують для вимірювання:

• Напрямку, сили та швидкості руху вітру.
• Можливості проходження повітряних мас у приміщенні.
• Перевірки вентиляції у квартирі, хто перевіряє напрямок повітряних потоків при встановленні кондиціонерів, газових обігрівачів, котлів.
• Ступені вологості повітря у приміщенні.
• Вологість повітряних мас на відкритому повітрі.
• Тиск у приміщенні та у відкритому просторі.
• Витрати повітря та потужності його потоків у компресорних установках та на вітряних електростанціях.
• Температури повітряних мас усередині приміщень та зовні.

Тобто затребуваність анемометра висока не лише на метрологічній станції. Він дуже актуальний на підприємствах, де встановлена потужна система провітрювання та охолодження. Анемометри застосовують на газопроводах, у аеропортах, на будівельних майданчиках, на спортивних змаганнях.

Найпопулярніші анемометри

ТОП 5

Wintact WT87A

1 275 ₴

Wintact WT816

680 ₴

Benetech GM8902X

3 329 ₴

WINTACT WT87C

1 313 ₴

Benetech GM8901X

2 085 ₴

У побутових умовах анемометр виконує свою функцію під час ремонту, монтажу віконних та дверних конструкцій. Ним вимірюють наявність протягів, що важливо при встановленні вікон та дверей. При встановленні системи обігріву та вентиляції у приміщенні анемометр потрібен для визначення тяги у вентиляційних та димових каналах. Він також покаже, чи правильно працює газовий котел, чи не порушена герметичність газових труб у квартирі чи приватному будинку.

Ще прилад, що показує напрямок вітру, активно використовують:

• Спеціалісти, які працюють на висоті (монтажники, машиністи підйомних кранів, електромонтери). Згідно з правилами техніки безпеки є гранична швидкість вітру, яка дозволяє працювати на висотних спорудах. Анемометр допомагає визначити, чи не порушуються правила безпеки.
• Газові служби. Цей прилад покаже наявність тяги у димовому каналі та її якість. Він також визначить, чи добре працює витяжний та вентиляційний канали при газовому приладі (у пічці, конвекторі, котлі). Пристрій також «відчує» несанкціонований вихід газу - витік. І визначить його напрямок та силу.
• Мисливці та рибалки. Визначити швидкість та напрямки вітру - важлива умова для успішного полювання та риболовлі.
• Спортсмени, у яких сила та напрямки вітру позначається на їх результатах (стрілки, лучники і навіть тенісисти та біатлоністи).

Які є конструктивні види анемометрів

За типом конструкції анемометри ділять на три види:

1. Чашка;
2. Крильчатка;
3. Термодатчик.

Чашковий анемометр має напівсферичні лопаті. Таке конструктивне виконання нагадує звичайні чашки, що, власне, і стало підставою для його назви. Історично, це найдавніший вимірник вітру. Він придуманий ще 1846 року вченим Джоном Робінсоном і за майже двісті років існування не змінився. А тому нині вважається трохи примітивним. Його головний недолік у тому, що міряє він лише рух вітру горизонталлю. Тобто, впіймавши потік повітря, пристрій визначає його швидкість у горизонтальній площині. Незважаючи на обмеженість вимірів, чашковий анемометр часто використовують метрологи. Він простий, надійний та успішно знаходить своє застосування на вузькоспеціалізованих метеостанціях.

Крильчастий анемометр оснащений лопатями стандартного пропелерного типу. Зовні він має схожість із комп'ютерним кулером - також крутиться, вловивши повітряний потік. При цьому повітряні маси цей прилад вловлює в різних площинах та напрямках.

Термодатчиковий прилад для вимірювання повітряних потоків - найуніверсальніший та мультизадачний. За фактом, він може, як виміряти швидкість вітру, так і всі параметри повітряних мас у будь-якому напрямку. Виявлення повітряного потоку відбувається з допомогою телескопічного датчика. Вбудований датчик спрацьовує, використовуючи ультразвук. Це акустичний спосіб виміру параметрів повітряних мас. Датчик визначає швидкість та інші показники повітряного потоку, а цифрова плата усередині обробляє цю інформацію та виводить її на екран.

Цифровий анемометр з вбудованим ультразвуковим датчиком буває трьох видів:

1. Двовимірний;
2. Тривимірний;
3. Температурний.

Перший варіант - найпростіший, він показує швидкість та напрямок вітру. Тривимірний анемометр може прорахувати не два, а кілька параметрів. До них відносяться:

• Швидкість руху повітря.
• Його напрямок.
• Атмосферний тиск.
• Витрата (час проходження та обсяг повітря). Цей показник особливо актуальний на вітряних електростанціях.

Найпопулярніші анемометри для вимірювання обсягу витрати повітря

ТОП 5

Benetech GM8902X

3 329 ₴

Benetech GM8902

2 687 ₴

Benetech GM8909

1 831 ₴

Benetech GT8907

3 276 ₴

Wintact WT87B

1 632 ₴

Термоанемометр дасть нам такі параметри, як:

• Температуру (плюсову, від 0 до 50 градусів за Цельсієм).
• Атмосферний тиск.
• Показник вологості.

Причому, похибка у показниках, що вимірюються, становить всього 1-2%.

Вбудовані датчики, що працюють на принципі ультразвуку, - найпоширеніші в цифрових анемометрах. Крім них, виробники сьогодні випускають анемометри ще з двома видами датчиків:

1. Тепловими (це може бути вольфрамова нитка розжарювання, як у лампочці чи металева пластина).
2. Динамічними (це графограф, що записує прилад).

Теплові вимірювачі вітру називають пневмоанемометрами. Сфера застосування обмежується лабораторіями, які досліджують світлотехніку. Датчик у них відкритого типу, а швидкість вітру вимірюється тим, наскільки охолоджується розігрітий тепловий датчик під впливом вітру.

Динамометри фіксують параметри вітру, зберігаючи в пам'ять показники. На основі цих показників виходить графік напряму та швидкості вітру, різних газів. Такі діаграми є важливими для екологічних досліджень.

Який анемометр краще

Кожен тип анемометра має свої переваги та недоліки.

1. Чашковий. Механічний чашковий анемометр вважається надійним приладом, до того ж він перевірений двома сотнями років використання. Але такий пристрій має безліч мінусів у застосуванні:

• Він ефективний, якщо швидкість вітру невелика. Чашковий анемометр вловлює рух повітряного потоку, якщо рухається зі швидкістю щонайменше 1 метр на секунду.
• Не дасть результату цей вимірювач і за дуже великої швидкості повітряних потоків. 50 метрів на секунду - це максимум, що він може показати.
• Лопаті чашкового типу не здатні визначити напрямок повітряних мас. Лише швидкість. Для того, щоб зрозуміти, куди спрямований вітер, потрібно приєднати хоча б найпростіший флюгер.

Плюсом є те, що сьогодні винайдено електронний варіант анемометра-чашки. Він дає показники за кількома параметрами.

2. Тепловий. Прилад з тепловим датчиком демонструє високу точність. До того ж, він працює в умовах розрідженого повітря, на що не здатні інші види анемометрів. Однак недоліки в нього цілком реальні:

• Пневноанемометр має відкритий тепловий датчик (нитку розжарювання чи пластину), тому конструкція його надійністю похвалитися не може.
• Ще він потребує регулярного калібрування через свою нестійку будову.

3. Крильчатий. Це чудова бюджетна модель. Вона практична у використанні, невелика та мобільна. Тому дуже популярна серед користувачів, особливо в побутових умовах. Обчислює і швидкість вітру, і його напрямок. Дає несильну похибку за швидкістю повітряної маси - до 0,05 метра.

Найпопулярніші крильчасті анемометри

ТОП 5

Wintact WT87A

1 275 ₴

Wintact WT816

680 ₴

Benetech GM8902X

3 329 ₴

WINTACT WT87C

1 313 ₴

Benetech GM8902

2 687 ₴

4. Ультразвуковий анемометр. Найзручніший у використанні анемометр. Датчик усередині цього приладу реагує навіть на найдрібніший протяг, йому не потрібні виносні мірні шкали або витяжний флюгер. Все вже вмонтовано всередину апарату. Ультразвуковий анемометр показує високу точність. Крім того, з ним не виникає жодних проблем у процесі використання. Показники не потрібно обчислювати, множити на коефіцієнти чи засікати час. Електроніка сама все вирахує та виведе потрібну інформацію на дисплей. Такий пристрій за вартістю дорожчий, ніж чашкові та крильчасті анемометри, зате гарантує точність та комфорт у використанні.

Як користуватися вимірником швидкості повітряних мас

Перед встановленням газового конвектора, печі, котла або кондиціонера обов'язкова перевірка вентиляції в квартирі, постанова про її якість виноситься газовими службами. Для таких процесів потрібний анемометр. Оскільки найзручніший і недорогий анемометр - це крильчатний, то почнемо з нього. Діяти треба так:

• Пропелер приладу необхідно встановити таким чином, щоб лопаті були повністю охоплені повітряною масою, що рухається. В іншому випадку похибка буде більшою, оскільки вся міць вітру буде не врахована.
• Далі переходимо до етапу "завмирання". Він необхідний в таких механічних приладах. Цей етап полягає в тому, що потрібно почекати, щоб прилад визначив необхідні параметри повітряного потоку. Режим «завмирання» має тривалість кілька секунд.
• Після використання у сильно забруднених приміщеннях (доменні печі, димарі, вентиляції) обов'язково протріть лопаті анемометра. Прочистіть крильчатку, огляньте роторну вісь та підшипники - чи немає на них бруду, який пізніше може вплинути на результат вимірювань.
• Аналогічно діємо і з чашковим пристроєм. Його напівсферичні лопаті повинні вловлювати максимум повітряного потоку. При потребі дізнатися ще й напрямок, встановлюємо виносний флюгер.
• У паспорті до механічних приладів завжди вказаний коефіцієнт, який слід помножити на числа, які бачимо на вимірювальній шкалі. Це буде кінцевий результат.

Найпопулярніші анемометри для вимірювання швидкості вітру

ТОП 5

Wintact WT87A

1 275 ₴

Wintact WT816

680 ₴

Benetech GM8902X

3 329 ₴

WINTACT WT87C

1 313 ₴

Benetech GM8901X

2 085 ₴

Тепловий анемометр не вимагає точної установки, як чашковий. Його просто фіксують у потрібному місці та чекають. Термодатчик-пластина самостійно вловить найменше коливання повітря. Вона завжди дасть дуже точний результат, але слід пам'ятати, що сама пластинка - дуже крихкий і не захищений елемент. Її не можна сильно притискати чи вигинати.

Цифрові анемометри взагалі не потребують якихось зайвих дій. Від вас потрібно просто встановити прилад, увімкнути. Потім вимкнути та приєднати кабель електронно-вимірювальної плати. На дисплеї відобразяться показники вже в кінцевому результаті. Оснащений ультразвуковим датчиком прилад не вимагає етапу "завмирання" - він миттєво обчислює всі потрібні критерії повітряного потоку. Єдина умова - не ставити прилад під прямим ультрафіолетовим промінням. Це може сильно вплинути на точність даних.

Як вибрати вимірювач швидкості вітру

Вибираючи анемометр для своїх завдань, варто акцентувати увагу на таких умовах:

1. Скільки лопатей має вимірювач? Недорогі прилади мають 3-4, цього мало для того, щоб охопити весь потік повітря та виміряти його потужність з хорошою точністю. Тому вибирайте анемометр з пропелером, який має хоча б 6 лопатей. Оптимальне число - 8.
2. Яку мінімальну швидкість вітру відчуває прилад? Чашкові анемометри вловлюють лише вітер зі швидкістю 1 метр за секунду. Це підходить для метрології, вітряних електростанцій. А якщо вам потрібно вимірювати витік газів, протяг, тягу в димарі, тобто найменше коливання, то вибирайте «чутливість» не менше 0,1 м/секунду. Оптимальною вважається реакція на повітряний потік зі швидкістю щонайменше 0,3 метра в секунду.
3. Яке обмеження по максимальній швидкості у приладу? Показник має бути не менше 30 метрів за секунду.
4. Наскільки зручний у використанні пристрій? Про особливості використання кожного типу анемометра розповідав вище. Чашковий потребує виносного доповнення, тепловий - дуже тендітний та відкритий, підходить для лабораторій. Найзручніші у побуті - це крильчатий агрегат та електронний анемометр із ультразвуковим датчиком. Невеликі вимірювачі кишенькового типу коштують недорого та дуже практичні у використанні.

Якщо у вас виникли питання після прочитання статті, залишайте коментарі нижче. Я з радістю на них відповім!