Anemometr

prosty typ anemometru został wynaleziony w 1845 roku przez ks. Dr Johna Thomasa Romneya Robinsona z Armagh Observatory. Składał się z czterech półkulistych kubków zamontowanych na poziomych ramionach, które były zamontowane na pionowym wale. Przepływ powietrza obok kubków w dowolnym kierunku poziomym obracał wał z szybkością, która była mniej więcej proporcjonalna do prędkości wiatru., Dlatego zliczanie obrotów wału w określonym przedziale czasowym dało wartość proporcjonalną do średniej prędkości wiatru dla szerokiego zakresu prędkości. Jest również nazywany anemometrem obrotowym.

na anemometrze z czterema kubkami łatwo zauważyć, że ponieważ kubki są rozmieszczone symetrycznie na końcu ramion, wiatr zawsze ma wydrążenie jednego kubka i wieje z tyłu kubka na przeciwległym końcu krzyża. Ponieważ pusta półkula ma współczynnik oporu .38 Po stronie kulistej i 1.,42 po wydrążonej stronie, większa siła jest generowana na kubku, który przedstawia swoją wydrążoną stronę wiatrowi. Z powodu tej asymetrycznej siły moment obrotowy generowany jest na osi anemometru, powodując jego wirowanie.

teoretycznie prędkość obrotowa anemometru powinna być proporcjonalna do prędkości wiatru, ponieważ siła wytwarzana na obiekcie jest proporcjonalna do prędkości przepływającego obok niego płynu., Jednak w praktyce na prędkość obrotową wpływają inne czynniki, w tym turbulencje wytwarzane przez urządzenie, zwiększający opór w opozycji do momentu obrotowego wytwarzanego przez przyssawki i ramiona podporowe oraz tarcie punktu mocowania. Kiedy Robinson po raz pierwszy zaprojektował swój anemometr, twierdził, że kubki poruszały się o jedną trzecią prędkości wiatru, bez wpływu na rozmiar kubka lub długość ramienia. Zostało to najwyraźniej potwierdzone przez kilka wczesnych niezależnych eksperymentów, ale było nieprawidłowe., Zamiast tego stosunek prędkości wiatru do prędkości kubków, współczynnik anemometru, zależy od wymiarów kubków i ramion i może mieć wartość od dwóch do nieco ponad trzech. Każdy poprzedni eksperyment z anemometrem musiał być powtórzony po wykryciu błędu.

anemometr z trzema kubkami opracowany przez Kanadyjczyka Johna Pattersona w 1926 roku i późniejsze ulepszenia kubków przez Brevoort& Joiner of the United States w 1935 roku doprowadziły do konstrukcji koła kubkowego o prawie liniowej reakcji i miał błąd poniżej 3% do 60 mph (97 km / h)., Patterson stwierdził, że każdy kubek wytwarzał maksymalny moment obrotowy, gdy był pod kątem 45° do przepływu wiatru. Anemometr z trzema kubkami miał również bardziej stały moment obrotowy i reagował szybciej na podmuchy niż anemometr z czterema kubkami.

anemometr z trzema kubkami został dodatkowo zmodyfikowany przez australijskiego Dr Dereka Westona w 1991 roku w celu pomiaru zarówno kierunku wiatru, jak i prędkości wiatru. Weston dodał tag do jednego kubka, co powoduje, że prędkość koła kubkowego wzrasta i zmniejsza się, gdy tag porusza się na przemian z wiatrem i pod wiatr., Kierunek wiatru jest obliczany na podstawie tych cyklicznych zmian prędkości koła kubełkowego, podczas gdy prędkość wiatru jest określana na podstawie średniej prędkości koła kubełkowego.

Anemometry trzyczłonowe są obecnie stosowane jako norma branżowa w badaniach oceny zasobów wiatru&.

Anemometry łopatkowe

jedną z innych form mechanicznego anemometru prędkości jest anemometr łopatkowy. Może być opisany jako wiatrak lub anemometr śmigła., W przeciwieństwie do anemometru Robinsona, którego oś obrotu jest pionowa, anemometr łopatkowy musi mieć oś równoległą do kierunku wiatru, a zatem poziomą. Ponadto, ponieważ wiatr zmienia kierunek i oś musi podążać za jego zmianami, należy użyć łopatki wiatrowej lub innej konstrukcji, aby spełnić ten sam cel.

anemometr łopatkowy łączy w ten sposób śmigło i ogon na tej samej osi, aby uzyskać dokładne i precyzyjne pomiary prędkości i kierunku wiatru z tego samego instrumentu., Prędkość wentylatora jest mierzona za pomocą licznika obrotów i zamieniana na prędkość wiatru za pomocą elektronicznego układu scalonego. W związku z tym można obliczyć objętościowe natężenie przepływu, jeśli znany jest obszar przekroju poprzecznego.

w przypadkach, gdy kierunek ruchu powietrza jest zawsze taki sam, jak w szybach wentylacyjnych kopalń i budynków, stosowane są łopatki wiatrowe zwane miernikami powietrza i dają zadowalające wyniki.,

• 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.,

Anemometry gorącego drutu

Anemometry gorącego drutu wykorzystują cienki drut (rzędu kilku mikrometrów) ogrzewany elektrycznie do pewnej temperatury powyżej otoczenia. Przepływające przez przewód powietrze ochładza przewód. Ponieważ Rezystancja elektryczna większości metali zależy od temperatury metalu (wolfram jest popularnym wyborem dla gorących drutów), można uzyskać zależność między oporem drutu a prędkością powietrza., W większości przypadków nie można ich użyć do pomiaru kierunku przepływu powietrza, chyba że są połączone z łopatką.

istnieje kilka sposobów realizacji tego, a urządzenia hot-wire mogą być dalej klasyfikowane jako cca( anemometr prądu stałego), CVA (anemometr napięcia stałego) i CTA (anemometr temperatury stałej). Napięcie wyjściowe z tych anemometrów jest więc wynikiem pewnego rodzaju obwodu w urządzeniu starającego się utrzymać określoną zmienną (prąd, napięcie lub temperaturę) stałą, zgodnie z prawem Ohma.,

dodatkowo stosuje się Anemometry PWM (modulacja szerokości impulsu), w których prędkość jest wnioskowana przez długość czasu powtarzającego się impulsu prądu, który doprowadza przewód do określonej rezystancji, a następnie zatrzymuje się, aż do osiągnięcia progu „podłogi”, w którym impuls jest wysyłany ponownie.,

Anemometry z gorącym drutem, choć niezwykle delikatne, mają bardzo wysoką odpowiedź częstotliwościową i dokładną rozdzielczość przestrzenną w porównaniu do innych metod pomiarowych, i jako takie są prawie powszechnie stosowane do szczegółowych badań przepływów turbulentnych lub dowolnego przepływu, w którym duże wahania prędkości są interesujące.

przemysłowa wersja anemometru drobnoziarnistego to przepływomierz termiczny, który działa zgodnie z tą samą koncepcją, ale wykorzystuje dwa sworznie lub sznurki do monitorowania zmian temperatury., Struny zawierają drobne druty, ale obudowa drutów sprawia, że są znacznie trwalsze i zdolne do dokładnego pomiaru przepływu powietrza, gazu i emisji w rurach, kanałach i stosach. Zastosowania przemysłowe często zawierają brud, który uszkadza klasyczny anemometr z gorącym drutem.

Anemometry dopplerowskie laserowe

w velocimetrii dopplerowskiej laserowe Anemometry dopplerowskie wykorzystują wiązkę światła z lasera, która jest podzielona na dwie wiązki, z których jedna propagowana jest z anemometru. Cząstki stałe (lub celowo wprowadzony materiał nasienny) przepływające wraz z cząsteczkami powietrza w pobliżu miejsca wyjścia wiązki odbijają lub rozpraszają światło z powrotem do detektora, gdzie jest mierzone w stosunku do oryginalnej wiązki lasera., Gdy cząstki są w dużym ruchu, wytwarzają przesunięcie dopplerowskie do pomiaru prędkości wiatru w świetle lasera, który jest używany do obliczania prędkości cząstek, a tym samym powietrza wokół anemometru.