Как работают анемометры?

Анемометр ( анемометр ) — это прибор , используемый для измерения скорости ветра путем преобразования кинетической энергии ветра в другие формы энергии, такие как механическое движение или электрические сигналы, для количественной оценки скорости ветра. Ниже приводится подробное описание распространенных типов анемометров и принципов их работы:

 1. Механические анемометры

- Анемометры пропеллерного типа: Внутри находится пропеллер, и воздействие ветра заставляет пропеллер вращаться со скоростью, пропорциональной скорости ветра. Скорость вращения пропорциональна скорости ветра. Скорость ветра определяется путем измерения скорости вращения пропеллера.

- Чашечный анемометр: состоит из трех или четырех конических или полусферических пустых чашек, закрепленных под определенным углом друг к другу на опоре. Когда ветер дует с определенного направления, чашки подвергаются разнице давления, которая заставляет их вращаться со скоростью, пропорциональной скорости ветра.

 2. Термоанемометр

- Анемометр с горячей проволокой: используется тонкая металлическая проволока (горячая проволока). Когда ветер дует над проволокой, скорость охлаждения проволоки меняется из-за разной скорости ветра, что приводит к изменению сопротивления проволоки. Скорость ветра определяется путем измерения изменения сопротивления.

- Термопленочный анемометр: по принципу действия похож на термоанемометр, но в качестве датчика использует тонкую металлическую пленку и подходит для измерения расхода жидкостей.

 3. Ультразвуковой анемометр

- Использует разницу во времени распространения ультразвуковых сигналов в воздухе для измерения скорости ветра. Когда ультразвуковой сигнал распространяется в направлениях по ветру и против ветра, время его распространения будет разным, и, вычисляя эти разницы во времени, можно определить скорость и направление ветра. 

4. Анемометр с трубкой Пито

- Скорость ветра рассчитывается путем измерения разницы между статическим и динамическим давлением. В передней части трубки Пито есть небольшое отверстие. Когда воздух проходит через отверстие, разница давления между двумя сторонами отверстия связана со скоростью ветра, и скорость ветра можно рассчитать из этой разницы.

Анемометры косвенно измеряют скорость ветра, преобразуя кинетическую энергию ветра в измеримую физическую величину (например, скорость вращения, изменение температуры или разность давлений). Различные типы анемометров подходят для различных сред и требований к точности, и выбор правильного анемометра имеет важное значение для точного измерения скорости ветра.

Применение анемометров

Анемометры преобразуют скорость воздушного потока в количественные электрические или механические сигналы с помощью различных методов измерения для достижения точного измерения скорости ветра. Разнообразие их принципов работы и применений делает анемометры важным и незаменимым инструментом во многих областях.

Анемометры используются в широком спектре областей, включая, помимо прочего, следующие:

Метеорологическая область: используется для измерения метеорологических параметров, таких как скорость ветра, направление ветра и температура, с целью прогнозирования изменений погоды.

Область охраны окружающей среды: используется для измерения расхода воздуха и скорости ветра, оценки качества воздуха, а также обнаружения источников загрязнения и точек выброса выбросов.

Аэрокосмическая промышленность: используется для измерения скорости воздуха и аэродинамических характеристик самолетов, ракет и других летательных аппаратов.

В области строительства: для оценки ветровой нагрузки и аэродинамических характеристик зданий, проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха.

Подводя итог, можно сказать, что анемометры широко используются на метеорологических станциях, строительных площадках, ветроэнергетике, навигации, авиации и других областях для контроля скорости ветра и условий окружающей среды, а также для оценки потенциальной ценности ветроэнергетических ресурсов. Результаты измерений анемометров являются важными справочными данными для принятия решений и безопасной эксплуатации в этих областях.