Anemométer (Magyar)

Kupa anemometers

egyszerű típusú anemométer találták ki, 1845-ben, amelyet Rev Dr. John Thomas Romney Robinson, Armagh Obszervatórium. Négy félgömb alakú csészéből állt, amelyeket vízszintes karokra szereltek fel, amelyeket függőleges tengelyre szereltek fel. A légáramlás a csészék mellett bármilyen vízszintes irányban megfordította a tengelyt olyan sebességgel, amely nagyjából arányos volt a szélsebességgel., Ezért a tengely fordulatainak egy meghatározott időintervallumon történő számlálása a sebesség széles tartományának átlagos szélsebességével arányos értéket eredményezett. Ezt rotációs anemométernek is nevezik.

egy négy csészével ellátott anemométeren könnyű látni, hogy mivel a csészék szimmetrikusan vannak elrendezve a karok végén, a szél mindig egy csésze üregét mutatja be, és a csésze hátulján fúj a kereszt másik végén. Mivel az üreges féltekének húzási együtthatója van .38 a gömb oldalán és 1.,42 az üreges oldalon nagyobb erő keletkezik a csészén, amely üreges oldalát mutatja a szélnek. Ennek az aszimmetrikus erőnek köszönhetően nyomaték keletkezik az anemométer tengelyén, ami forogni kezd.

elméletileg az anemométer forgási sebességének arányosnak kell lennie a szélsebességgel, mivel az objektumon előállított erő arányos a mellette folyó folyadék sebességével., A gyakorlatban azonban más tényezők befolyásolják a forgási sebességet, beleértve a készülék által termelt turbulenciát, növelve a húzást a csészék és a tartókarok által termelt nyomatékkal szemben, valamint a rögzítési pont súrlódását. Amikor Robinson először tervezte az anemométert, azt állította, hogy a csészék a szél sebességének egyharmadát mozgatták, amelyet a csésze mérete vagy a kar hossza nem befolyásol. Ezt nyilvánvalóan néhány korai független kísérlet megerősítette, de helytelen volt., Ehelyett a szél és a csészék sebességének aránya, az anemométer tényező a csészék és a karok méretétől függ, és értéke kettő és valamivel több, mint három lehet. Minden korábbi, anemométerrel végzett kísérletet meg kellett ismételni a hiba felfedezése után.

a kanadai John Patterson által 1926-ban kifejlesztett három csésze anemométer, majd a Brevoort& az Egyesült Államok Asztalosa 1935-ben egy közel lineáris válaszú cupwheel kialakításhoz vezetett, amelynek hibája kevesebb, mint 3%, akár 60 mph-ig (97 km/h)., Patterson megállapította, hogy minden csésze maximális nyomatékot produkált, amikor 45° – on volt a széláramig. A hárompólusú anemométernek is állandóbb nyomatéka volt, és gyorsabban reagált a széllökésekre, mint a négypólusú anemométer.

A három csésze anemométert az Ausztrál Dr. Derek Weston tovább módosította 1991-ben, hogy mind a szél irányát, mind a szél sebességét mérje. Weston hozzáadott egy címkét egy csészéhez, ami miatt a cupwheel sebessége növekszik és csökken, ahogy a címke váltakozva mozog a szél ellen., A szél irányát ezekből a ciklikus változásokból számítják ki a cupwheel sebességében, míg a szélsebességet az átlagos cupwheel sebesség alapján határozzák meg.

A szélerőforrás-értékelési tanulmányok ipari szabványaként jelenleg három csésze anemométert használnak & gyakorlat.

lapát anemométerek

a mechanikai sebességmérő egyik másik formája a lapát anemométer. Ez lehet leírni, mint egy szélmalom vagy egy propeller anemométer., A Robinson anemométerrel ellentétben, amelynek forgástengelye függőleges,a lapát anemométernek tengelye párhuzamos a szél irányával, ezért vízszintes. Továbbá, mivel a szél irányban változik, és a tengelynek követnie kell a változásait, egy szélvédőt vagy más ütközést kell alkalmazni ugyanazon cél eléréséhez.

a lapát anemométer így egy propellert és egy farokot egyesít ugyanazon a tengelyen, hogy pontos és pontos szélsebességet és irányméréseket kapjon ugyanabból a műszerből., A ventilátor sebességét egy fordulatszám-számlálóval mérik, amelyet egy elektronikus chip szélsebességre alakítanak át. Ezért a térfogatáram kiszámítható, ha a keresztmetszeti terület ismert.

azokban az esetekben, amikor a légmozgás iránya mindig azonos, mint a bányák és épületek szellőző tengelyeiben, légmérőként ismert széljáratokat alkalmaznak, és kielégítő eredményeket adnak.,

• 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.,

Hot-wire anemometers

Forró drót anemometers használjon egy vékony drót (a rendelés több mikrométer) elektromos fűtésű, hogy bizonyos hőmérséklet felett a környezeti. A huzalon átfolyó levegő lehűti a huzalt. Mivel a legtöbb fém elektromos ellenállása a fém hőmérsékletétől függ (a volfrám népszerű választás a forró vezetékek számára), kapcsolat lehet a huzal ellenállása és a levegő sebessége között., A legtöbb esetben nem használhatók a légáramlás irányának mérésére, kivéve, ha szélvédővel párosul.

ennek többféle megvalósítási módja létezik, és a forróvezetékes eszközök tovább sorolhatók: CCA( állandó áram anemométer), CVA (állandó feszültség anemométer) és CTA (állandó hőmérsékletű anemométer). Ezeknek az anemométereknek a feszültségkimenete tehát valamilyen áramkör eredménye az eszközön belül, amely megpróbálja fenntartani az adott változó (áram, feszültség vagy hőmérséklet) állandóját, az Ohm törvényét követve.,

Továbbá, PWM (impulzusszélesség-modulációs) anemometers is használják, ahol a sebesség következtetni, mire hossza ismétlődő impulzusok aktuális, hogy hozza a drótot, hogy egy meghatározott ellenállás, majd megáll, amíg a küszöböt, “emeleten” elérte, amikor is a pulzus küldött újra.,

Hot-wire anemometers, míg a rendkívül kényes, rendkívül magas frekvencia-válasz jó térbeli felbontás, mint más mérési módszerek, s mint ilyen, majdnem általánosan alkalmazott a részletes tanulmány a turbulens áramlás, vagy bármilyen áramlását, amely gyors sebesség ingadozás érdekesek.

a finomhuzalos anemométer ipari változata a hőárammérő, amely ugyanazt a koncepciót követi, de két csapot vagy húrot használ a hőmérséklet változásának megfigyelésére., A húrok finom vezetékeket tartalmaznak, de a vezetékek beburkolása sokkal tartósabbá teszi őket, és képes a levegő, a gáz és a kibocsátás pontos mérésére a csövekben, csatornákban és halmokban. Az ipari alkalmazások gyakran tartalmaznak olyan szennyeződéseket, amelyek károsítják a klasszikus forró huzal anemométert.

lézeres Doppler anemométerek

lézeres Doppler velocimetria esetén a lézeres Doppler anemométerek két gerendára osztott fénysugarat használnak, az egyik az anemométerből szaporítva. Részecskék (vagy szándékosan bevezetett maganyag) áramló együtt légmolekulák közelében, ahol a sugár kilép tükrözi, vagy hátsószóró, a fény vissza egy detektor, ahol mérik képest az eredeti lézersugár., Amikor a részecskék nagy mozgásban vannak, Doppler eltolódást hoznak létre a szélsebesség mérésére a lézerfényben, amelyet a részecskék sebességének kiszámításához használnak, ezért a levegő az anemométer körül.

Ultrahangos anemometers

Ultrahangos anemometers, első fejlesztette ki az 1950-es években, használja ultrahang hullámok mérésére a szél sebessége., A szélsebességet a hangimpulzusok repülésének ideje alapján mérik a jelátalakítók párjai között. A transzducerek párjainak mérései kombinálhatók, hogy a sebesség mérése 1 -, 2-vagy 3-dimenziós áramlásban történjen. A térbeli felbontást a transzducerek közötti úthossz adja, ami jellemzően 10-20 cm. Az ultrahangos anemométerek nagyon finom, 20 Hz vagy annál jobb időbeli felbontással végezhetnek méréseket, ami jól illeszkedik a turbulencia méréseihez., A mozgó alkatrészek hiánya alkalmassá teszi őket hosszú távú használatra a kitett automatizált meteorológiai állomásokon és az időjárási bójákon, ahol a hagyományos csésze-és lapát anemométerek pontosságát és megbízhatóságát hátrányosan befolyásolja a sós levegő vagy a por. Fő hátrányuk a légáramlás torzítása a jelátalakítókat támogató szerkezettel, amely a szélcsatorna mérésein alapuló korrekciót igényel a hatás minimalizálása érdekében., Ennek a folyamatnak a nemzetközi szabványa, az ISO 16622 meteorológia-ultrahangos anemométerek / hőmérők—Az átlagos szélmérések elfogadási vizsgálati módszerei általános forgalomban vannak. Egy másik hátrány az alacsonyabb pontosság a csapadék miatt, ahol az esőcseppek megváltoztathatják a hang sebességét.

mivel a hang sebessége a hőmérséklettől függően változik, és nyomásváltozással gyakorlatilag stabil, az ultrahangos anemométereket hőmérőként is használják.,

kétdimenziós (szélsebesség és szélirány) hanganemométereket használnak olyan alkalmazásokban, mint az időjárási állomások, a hajónavigáció, a repülés, az időjárási bóják és a szélturbinák. A szélturbinák megfigyelése általában 3 Hz-es szélsebesség-méréseket igényel, amelyeket sonic anemométerekkel könnyen el lehet érni. A háromdimenziós hang anemométereket széles körben használják a gázkibocsátás és az ökoszisztéma fluxusának mérésére az eddy covariance módszerrel, ha gyorsreagálású infravörös gázelemzőkkel vagy lézeralapú analizátorokkal használják.,

a kétdimenziós szélérzékelők két típusból állnak:

• két ultrahangút: ezeknek az érzékelőknek négy karja van. Az ilyen típusú érzékelő hátránya, hogy amikor a szél ultrahangút irányába érkezik, a karok zavarják a légáramlást, csökkentve a kapott mérés pontosságát.
• három ultrahangút: ezeknek az érzékelőknek három karja van. A mérés egy útvonal redundanciát ad, ami javítja az érzékelő pontosságát, és csökkenti az aerodinamikai turbulenciát.,

Akusztikus rezonancia anemométerek

az akusztikus rezonancia anemométer a sonic anemométer újabb változata. A technológiát Savvas Kapartis találta ki és 1999-ben szabadalmaztatta. Míg a hagyományos sonic anemométerek a repülés mérésének idejére támaszkodnak, az akusztikus rezonancia érzékelők rezonáló akusztikus (ultrahangos) hullámokat használnak egy kis célra épített üregben a mérés elvégzéséhez.,

az üregbe épített ultrahangos átalakítók tömbje, amelyeket az ultrahangos frekvenciákon különálló álló hullámminták létrehozására használnak. Ahogy a szél áthalad az üregen, megváltozik a hullám tulajdonsága (fáziseltolódás). Az egyes jelátalakítók által vett jelekben a fáziseltolódás mennyiségének mérésével, majd az adatok matematikai feldolgozásával az érzékelő képes a szélsebesség és az irány pontos vízszintes mérésére.,

az akusztikus rezonancia technológia lehetővé teszi a mérést egy kis üregben, ezért az érzékelők általában kisebb méretűek, mint más ultrahangos érzékelők. Az akusztikus rezonancia anemométerek kis mérete miatt fizikailag erősek és könnyen melegíthetők, ezért ellenállnak a jegesedésnek. Ez a funkciókombináció azt jelenti, hogy magas szintű adathozzáférést érnek el, és jól illeszkednek a szélturbina vezérléséhez és más olyan felhasználásokhoz, amelyek kis robusztus érzékelőket igényelnek, mint például a battlefield meteorológia., Ennek az érzékelőtípusnak az egyik problémája a mérési pontosság a kalibrált mechanikus érzékelőhöz képest. Sok végfelhasználás esetén ezt a gyengeséget kompenzálja az érzékelő hosszú élettartama, valamint az a tény, hogy nem igényel újra kalibrálást a telepítés után.

Ping-pong ball anemométerek

az alapvető használatra szolgáló közös anemométer egy ping-pong labdából készül, amely egy karakterlánchoz van rögzítve. Amikor a szél vízszintesen fúj, megnyomja és mozgatja a labdát; mivel a ping-pong labdák nagyon könnyűek, könnyű szélben könnyen mozognak., A string-ball készülék és a függőleges közötti szög mérése megadja a szélsebesség becslését.

Az ilyen típusú anemométert többnyire középiskolai szintű oktatáshoz használják, amelyet a legtöbb diák önállóan készít, de hasonló eszközt is repültek a Phoenix Mars Lander-en.