Anemometri

Cup-anemometrit

yksinkertainen tyyppi tuulimittari keksittiin vuonna 1845, jonka Rev Dr John Thomas Romney Robinson, Armagh Observatory. Se koostui neljästä puolipallon kupit on asennettu vaaka-aseiden, joka oli asennettu pystysuora akseli. Kuppien ohi missä tahansa vaakasuorassa suunnassa kulkeva ilmavirtaus käänsi akselia nopeudella, joka oli suurin piirtein verrannollinen tuulen nopeuteen., Siksi, laskenta muuttuu akselin yli asettaa aikaväli tuotettu arvo on verrannollinen tuulen keskinopeus monenlaisia nopeuksilla. Sitä kutsutaan myös rotaatioviemometriksi.

On tuulimittari, jossa on neljä kuppia, se on helppo nähdä, että koska kupit on järjestetty symmetrisesti päähän kädet, tuuli on aina ontto yksi kuppi esitteli sen ja puhaltaa takaisin cup vastakkaisella lopussa rajat. Koska ontolla pallonpuoliskolla on vetokerroin .38 pallopuolella ja 1.,42 ontto puoli, lisää voimaa syntyy kuppi, joka esittelee ontto puoli tuulelle. Epäsymmetrisen voiman vuoksi anemometrin akselille syntyy vääntömomentti, joka saa sen pyörimään.

Teoriassa, pyörimisnopeus tuulimittari pitäisi olla verrannollinen tuulen nopeuden, koska voima tuotetaan objekti on verrannollinen nopeuden neste virtaa sen ohi., Kuitenkin, käytännössä muut tekijät vaikuttavat pyörimisnopeus, kuten turbulenssi tuottama laite, lisätä vedä oppositiossa vääntömomentti, joka on valmistettu kupit ja tukivarret, ja kitka mount point. Kun Robinson ensimmäinen suunniteltu hänen tuulimittari, hän väitti, että kupit muutti kolmasosa nopeus laskee, vaikuta kupin kokoa tai käsivarren pituus. Jotkut varhaiset itsenäiset kokeet ilmeisesti vahvistivat tämän, mutta se ei pitänyt paikkaansa., Sen sijaan suhde tuulen nopeus ja kupit, tuulimittari tekijä, riippuu mitat kupit ja aseita, ja arvo voi olla välillä kaksi ja hieman yli kolme. Jokainen aiempi anemometrin kokeilu oli toistettava virheen havaitsemisen jälkeen.

kolme-kuppi tuulimittari, jonka on kehittänyt Kanadalainen John Patterson vuonna 1926 ja myöhemmin cup parannukset Brevoort & Joiner yhdysvalloissa vuonna 1935 johti cupwheel suunnittelu kanssa lähes lineaarinen vaste, ja se oli virhe alle 3% up to 60 mph (97 km/h)., Patterson havaitsi, että jokainen kuppi tuotti maksimivääntömomentin, kun se oli 45° tuulivirralle. Kolmen kupin anemometrissä oli myös vakiomomentti ja se reagoi puuskiin nopeammin kuin neljän kupin anemometri.

kolmen kupin anemometria muokkasi edelleen australialainen tohtori Derek Weston vuonna 1991 mittaamaan sekä tuulen suuntaa että tuulen nopeutta. Weston lisätty tag yhden kupin, joka aiheuttaa cupwheel nopeus kasvaa ja pienenee, kun tag liikkuu vuorotellen ja tuulta vastaan., Tuulen suunta lasketaan näistä cupwheel-nopeuden syklisistä muutoksista, kun taas Tuulen nopeus määritetään keskimääräisestä cupwheel-nopeudesta.

Kolme-cup-anemometrit ovat tällä hetkellä käyttää alan standardi tuulen resource assessment studies & käytännössä.

Vane anemometrit

Yksi muita mekaaninen nopeus tuulimittari on vane tuulimittari. Sitä voidaan kuvata tuulimyllyksi tai potkurivuokkometriksi., Toisin kuin Robinson tuulimittari, jonka pyörimisakseli on pystysuorassa, vane tuulimittari on sen akselin suuntaisesti tuulen ja siksi vaaka. Lisäksi, koska tuulen vaihtelee suuntaan ja akseli on seurata sen muutoksia, tuuliviiri tai muu värkki täyttämään samaa tarkoitusta varten on käytettävä.

vane tuulimittari siten yhdistää potkuri ja hännän samalla akselilla saada tarkka ja täsmällinen tuulen nopeuden ja suunnan mittauksia samasta väline., Tuulettimen nopeus mitataan rev-laskurilla ja muunnetaan tuulennopeudeksi elektronisella sirulla. Näin ollen tilavuusvirta voidaan laskea, jos poikkipinta-ala tunnetaan.

tapauksissa, joissa suuntaan ilman liike on aina sama, kuten tuuletus-akselit ja kaivoksia ja rakennuksia, lämpötila tunnetaan ilman mittarit ovat työssä, ja antaa tyydyttäviä tuloksia.,

• Vane anemometers

• Vane style of anemometer

• Helicoid propeller anemometer incorporating a wind vane for orientation

• Hand-held low-speed vane anemometer

• Hand-held digital anemometer or Byram anenometer.,

kuumalanka-anemometrit

kuumalanka-anemometrit käytä hieno lanka (suuruusluokkaa useita mikrometriä) sähkölämmitteinen joitakin lämpötila on yli ympäristön. Langan ohi virtaava ilma viilentää johtoa. Kuten sähkövastus useimmat metallit on riippuvainen metallin lämpötila (volframi on suosittu valinta kuuma-johdot), suhde voi olla saatu välinen vastus lanka ja nopeus ilmassa., Useimmissa tapauksissa niitä ei voida käyttää ilmavirran suunnan mittaamiseen, ellei niitä ole yhdistetty tuuliviiriin.

Useita tapoja toteuttaa tämä on olemassa, ja hot-wire-laitteet voidaan edelleen luokitella CCA (jatkuva nykyinen anemometri), CVA (jatkuva jännite tuulimittari) ja CTA (jatkuva lämpötilan tuulimittari). Jännite ulostulo nämä anemometrit on siten seurausta jonkinlainen piiri laitteen sisällä yrittää säilyttää tietyn muuttujan (virta, jännite tai lämpötila) vakio, seuraavat Ohmin laki.,

Lisäksi, PWM (pulse-width modulation) anemometrit ovat myös käyttää, jossa nopeus on päätellä ajan pituus toistuva pulssi nykyinen, joka tuo lanka jopa tietyn vastuksen ja sitten pysähtyy kunnes kynnys ”lattia” on saavutettu, jolloin pulssi on lähetetty uudelleen.,

kuumalanka-anemometrit, kun erittäin herkkä, on erittäin korkea taajuus-vaste ja hyvä erotuskyky verrattuna muita mittausmenetelmiä, ja sellaisenaan on lähes yleisesti käytetty yksityiskohtainen tutkimus myrskyisä virtaa, tai jokin virtaus, joka nopean nopeuden vaihtelut ovat kiinnostavia.

teollinen versio hyvin-wire tuulimittari on terminen virtausmittari, joka noudattaa samaa käsitettä, mutta käyttää kaksi nastat tai jouset seurata lämpötilan vaihteluita., Jouset sisältävät hienoja johtoja, mutta liittämällä johdot tekee niistä paljon kestävämpiä ja pystyy tarkasti mittaamaan ilman, kaasun ja päästöjen virtausta putkissa, kanavissa ja pinoissa. Teollisissa sovelluksissa on usein likaa, joka vahingoittaa klassista kuumalankavuokkometriä.

Laser Doppler-anemometrit

laser Doppler velocimetry, laser-Doppler-anemometrit käyttää säteen valon laser, joka on jaettu kahteen palkit, yksi levittävät pois tuulimittari. Hiukkaset (tai tietoisesti käyttöön siemen materiaali) virtaava yhdessä ilman molekyylejä lähellä, jossa palkki poistuu heijastavat tai takaisinsironta, valo takaisin ilmaisimelle, missä se on mitattu suhteessa alkuperäisen lasersäteen., Kun hiukkaset ovat suuri liike, ne tuottavat Doppler-siirtymä mittaus-tuulen nopeus laser-valo, joka on laskennassa käytetty nopeuden hiukkasia, ja siksi ilmaa ympärillä tuulimittari.

Ultraääni anemometrit

Ultraääni anemometrit, ensimmäinen kehitetty 1950-luvulla, käyttää ultraääni aallot mitata tuulen nopeus., Ne mittaavat tuulen nopeutta äänipulssien lentoajan perusteella muuntajaparien välillä. Muuntajaparien mittaukset voidaan yhdistää nopeuden mittaamiseksi 1 -, 2-tai 3-ulotteisessa virtauksessa. Erotuskyky on antanut reitin pituus välistä liukumaa, joka on tyypillisesti 10-20 cm. Ultraääni anemometrit voivat tehdä mittauksia erittäin hieno ajallinen resoluutio, 20 Hz tai parempi, mikä tekee niistä hyvin turbulenssi mittauksia., Puute liikkuvia osia, tekee niistä soveltuvat pitkäaikaiseen käyttöön alttiina automaattisten sääasemien ja sää poijut, jossa tarkkuus ja luotettavuus perinteinen cup-ja-vane-anemometrit ovat haitallisesti suolaista ilmaa tai pöly. Niiden suurin haitta on vääristyminen air flow-rakenne tukee muuntimet, joka vaatii korjausta, joka perustuu tuulitunnelimittauksia minimoida vaikutus., Kansainvälinen standardi tämän prosessin, ISO 16622 Meteorologia—Ultraääni anemometrit/lämpömittarit—Acceptance test methods for tarkoita, tuulen mittaukset on yleensä liikkeeseen. Toinen haitta on sateiden aiheuttama pienempi tarkkuus, jossa sadepisarat voivat vaihdella äänennopeutta.

Koska äänen nopeus vaihtelee lämpötilan, ja on lähes stabiili paine muuttaa, ultraääni anemometrit käytetään myös lämpömittarit.,

Kaksi-ulotteinen (tuulen nopeus ja suunta) sonic anemometrit käytetään sovelluksiin, kuten sää-asemat, aluksen navigointi -, ilmailu -, sää poijut ja tuulivoimalat. Tuuliturbiinien seuranta edellyttää yleensä 3 Hz: n tuulennopeusmittausten virkistystaajuutta, joka saavutetaan helposti äänivuokkomittareilla. Kolmiulotteinen sonic-anemometrit ovat laajalti käytetään mittaamaan päästöjä ja ekosysteemin vuot käyttää eddy kovarianssi menetelmä, kun sitä käytetään nopeasti-vaste-infrapuna-kaasu-analysaattorit tai laser-pohjainen analysaattorit.,

kaksiulotteisia tuuliantureita on kahta tyyppiä:

• kaksi ultraäänitietä: näillä antureilla on neljä käsivartta. Haitta tämän tyyppinen anturi on se, että kun tuuli tulee suuntaan ultraääni polku, kädet häiritä ilmavirtaa, vähentää tarkkuutta tuloksena mittaus.
• kolme ultraäänitietä: näillä sensoreilla on kolme käsivartta. Ne antavat mittauksen yhden polkuvirtauksen, joka parantaa sensorin tarkkuutta ja vähentää aerodynaamista turbulenssia.,

Akustinen resonanssi anemometrit

Akustinen resonanssi-anemometrit ovat uudempia variantti sonic tuulimittari. Tekniikan keksi Savvas Kapartis, ja se patentoitiin vuonna 1999. Ottaa huomioon, että perinteiset sonic anemometrit luottaa lentoaika mittaus, akustinen resonanssi-anturit käyttävät resonoiva akustinen (ultraääni) aallot sisällä pieni tarkoitusta varten rakennettuun onteloon, jotta suorittaa mittaus.,

Rakennettu onkalo on joukko ultraääni anturit, joita käytetään luoda erillinen seisovan aallon kuvioita ultraääni taajuuksia. Tuulen kulkiessa onkalon läpi tapahtuu muutos aallon ominaisuudessa (vaihemuutos). Mittaamalla määrä phase shift vastaanotetut signaalit kunkin anturin, ja sitten matemaattisesti tietojen käsittelyä, anturi pystyy tarjoamaan tarkka vaaka mittaus-tuulen nopeus ja suunta.,

Akustinen resonanssitekniikka mahdollistaa mittauksen pienessä ontelossa, joten anturit ovat yleensä kooltaan tyypillisesti pienempiä kuin muut ultraäänianturit. Akustisen resonanssianemometrin pieni koko tekee niistä fyysisesti vahvoja ja helppoja lämmittää ja kestää siten kuorrutusta. Tämä yhdistelmä ominaisuuksia tarkoittaa, että ne saavuttaa korkealla tasolla tietojen saatavuuden ja soveltuvat hyvin tuulivoimala valvonta-ja muihin käyttötarkoituksiin, jotka vaativat pieniä vankka antureita, kuten battlefield meteorologia., Yksi tämän anturityypin ongelma on mittaustarkkuus verrattuna kalibroituun mekaaniseen anturiin. Monille käyttötarkoitukset, tätä heikkoutta kompensoi anturin pitkäikäisyys ja se, että se ei vaadi uudelleen kalibrointia kerran asennettu.

Ping-pong pallo anemometrit

yhteinen tuulimittari peruskäyttöön on valmistettu ping-pong pallo kiinni merkkijono. Kun tuuli puhaltaa vaakatasossa, se painaa palloa ja liikuttaa sitä; koska pingispallot ovat hyvin kevyitä, ne liikkuvat helposti kevyissä tuulissa., Jousipallolaitteen ja pystyn välisen kulman mittaaminen antaa arvion tuulen nopeudesta.

Tämän tyyppinen tuulimittari on enimmäkseen käytetään lähi-koulun tason opetusta, johon useimmat opiskelijat tehdä omasta, mutta samanlainen laite oli myös lentänyt Phoenix Mars Lander.