Анемометры часто называют ветромерами, от греческого «anemo» - ветер.
Это измерительный прибор, который предназначен для измерения скорости движения газов, воздушных потоков в различных системах (вентиляция, кондиционирование), объёмного расхода воздуха и скорости ветра.
Применяют данные устройства во многих областях, таких как метеорология, инспекция вентиляционного оборудования и промышленных установок, на грузоподъёмных кранах для предупреждения крановщика о высокоскоростном ветре, парусный спорт и флот, авиация и аэродинамические испытания, при установке ветряных электростанций, на охоте и стрельбах для внесения поправок на ветер.
Виды анемометров.
Все виды анемометров объединяет одна цель — измерение скорости воздушного потока. Отличие между ними заключается в конструкции, а именно — в типе воспринимающего устройства.
Самый простой — это чашечный анемометр. Роль приёмника в этом случае играют 4 или 3 полусферы, которые движутся при напоре ветра. В конструкции электронных анемометров есть встроенный тахогенератор связанный с осью прибора. Благодаря ему замер воздуха происходит мгновенно без лишних вычислений.
На оси крыльчатых анемометров закрепляется вентилятор (крыльчатка) малой массы. Он моментально реагирует на движение воздуха и регистрирует даже малейшие изменения в движении потока.
Тепловые анемометры отличаются от всех вышеперечисленных. В их конструкции нет движущихся частей, а принцип их действия основан на измерении снижения температуры нагретого тела, обычно накаливаемой проволоки, от движения газа.
Ультразвуковые анемометры, основаны на измерении скорости звука в газе в зависимости от движения его, так, навстречу ветру скорость звука ниже, чем в неподвижном воздухе, по ветру — наоборот, выше.
Ниже мы рассмотрим каждый из видов более подробно.
Принцип действия анемометра.
Чашечный анемометр.
Наиболее распространённый тип анемометра был изобретён в 1846 году. Состоял из четырёх полусферических чаш, располагающихся на крестовине ротора. С тех пор претерпел немало изменений, например в настоящее время используются три чаши, вместо четырёх. Принцип действия основан на том, что ветер вращает ротор со скоростью, пропорциональной скорости ветра. Вращение передаётся на механический счётчик числа оборотов. Скорость рассчитывается по этому числу в единицу времени. В современных моделях ротор связан с тахогенератором, выходной сигнал которого передаётся на вторичный измерительный прибор, что позволяет мгновенно узнать скорость ветра и отслеживать её в реальном времени.
Крыльчатый анемометр.
Более современный тип. В таких анемометрах воздушный поток вращает небольшое лопастное колесо (крыльчатку), ограждённую спицами для защиты от механических повреждений. Существуют модели с выносным датчиком на кабеле или с телескопической рукояткой для измерений в труднодоступных местах. Данные приборы чаще используются для измерений в трубопроводах и коробах вентиляционного оборудования, для вычисления расхода воздуха в вентиляционных отверстиях, воздуховодах жилых зданий и производственных сооружений.
Тепловой анемометр (термоанемометр).
Этот тип анемометров обычно состоит из тонкой открытой обогреваемой струны (нити накаливания), которая нагревается выше температуры окружающей среды электрическим током. Измерения основываются на увеличении теплопотерь при повышении скорости ветра. Проволоку изготавливают из металла с положительным температурным коэффициентом сопротивления — вольфрам, нихром, платина, серебро и т.п.
Термоанемометры широко применяются практически во всех современных автомобилях в качестве ДМРВ (датчика массового расхода воздуха).
Недостатками термоанемометров является низкая механическая прочность, поскольку используемая нить очень тонкая, еще одним недостатком является нарушение калибровки из-за загрязнения и окисления горячей проволоки, но поскольку они практически не имеют инерции, они широко используются в аэродинамических экспериментах по измерению локальной турбулентности и пульсаций потока.
Ультразвуковой анемометр.
Принцип работы ультразвуковых анемометров основан на измерении скорости звука, которая изменяется в зависимости от ориентации вектора движения воздуха (направления ветра) относительно пути распространения звука.
Есть двухкомпонентные приборы - они измеряют, помимо скорости и направления ветра по частям света, направление горизонтального ветра и трехкомпонентные устройства - измерители всех трех составляющих вектора скорости воздуха. Скорость звука в таких анемометрах измеряется временем прохождения ультразвуковых импульсов между фиксированным расстоянием от излучателя до ультразвукового микрофона, затем измеренное время преобразуется в две или три составляющих скорости воздуха.
Поскольку скорость звука в воздухе также зависит от температуры (она увеличивается пропорционально квадратному корню из абсолютной температуры), ультразвуковые анемометры всегда имеют термометр, по показаниям которого вносятся поправки в расчеты скорости ветра.
Такие устройства используются при создании, обследовании, ремонте, и поверке вентиляционных шахт в зданиях любого типа.
Каким прибором измеряют температуру воздуха?
Конечно же термометром, ответите вы! И будете правы. Но что касается одновременных измерений скорости ветра и его температуры, то здесь на помощь приходит термоанемометр. Это такой же анемометр, только с функцией термометра, а иногда ещё и гигрометра (измеритель относительной влажности воздуха). Также некоторые современные модели обладают возможностями манометра (измерение дифференциального давления в воздуховоде).
Технологии стремительно дешевеют и не стоят на месте, поэтому производители оснащают свои измерительные приборы всё большим количеством функций.
Единица измерения в России.
Поскольку в Российской Федерации метрическая система мер, то и скорость ветра измеряется чаще всего в метрах в секунду, в авиации оперируют км/ч, а в морском флоте узлами. Причём для конвертации м/с в узлы, достаточно умножить метры в секунду на 1,944. Эта единица измерения, хотя и является внесистемной, допускается для применения наряду с единицами Международной системы единиц (СИ). В РФ узел допущен к использованию в качестве внесистемной единицы без ограничения срока с областью применения «морская навигация».
Для измерений скорости ветра существует также шкала Бофорта. На шкале весь диапазон возможных значений скорости ветра разбит на 12 градаций (баллов). Каждая единица шкалы связывает скорость ветра с ее различными эффектами, такими как степень волнения моря, раскачивание ветвей деревьев, распространение дыма из труб и т.д. Эта шкала практически не используется в настоящее время.
Ручной анемометр и его нормы.
Основываясь на ГОСТ СССР №7193-74 технические условия выглядят следующим образом:
Настоящий стандарт распространяется на ручной индукционный анемометр (в дальнейшем - анемометр), предназначенный для измерения усредненного значения скорости ветра в наземных условиях.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И РАЗМЕРЫ
- Диапазон измерения должен быть от 2 до 30 м/с.
- Цена деления шкалы - 1,0 м/с.
- Габаритные размеры, мм, не более:
- диаметр - 120;
- высота - 200.
- Масса - не более 0,35 кг.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
Прибордолжен изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.
По устойчивости к воздействию климатических факторов внешней среды должен соответствовать исполнению У, категории 1.1 ГОСТ 15150-69, но для работы при температурах от минус 40 до плюс 45 °С.
Поправки к показаниям, пределы допускаемых погрешностей и чувствительность должны определяться при следующих условиях:
- температура окружающего воздуха (25±10) °С;
- относительная влажность воздуха 45-80%;
- атмосферное давление 630-800 мм рт.ст.
Поправки к показаниям не должны превышать м/с, где - измеряемая скорость ветра, м/с.
Пределы допускаемых погрешностей не должны превышать м/с, где - измеряемая скорость ветра.
Чувствительность (минимальная скорость воздушного потока, при которой ветроприемник должен начать непрерывно вращаться) не должна быть более 1,5 м/с.
Чувствительность, определяемая при условиях, указанных в п.2.2, не должна превышать значения чувствительности, определенной в п.2.6 более чем на 0,5 м/с.
Средняя наработка на отказ должна быть не менее 500 ч.
Полный установленный срок службы анемометров должен быть не менее 8 лет.
Предельным состоянием анемометров является невосстанавливаемый выход значений основных параметров по пп.2.5 и 2.6 за пределы установленных норм, а также невозможность проведения измерений.
(Измененная редакция, Изм. N 2).
Вупаковке для перевозки должен выдерживать воздействие транспортной тряски, температуры и влажности окружающего воздуха по ГОСТ 12997-84*.
Поверхность деталей не должна иметь царапин, трещин, вмятин и других дефектов.
Металлические поверхности деталей должны иметь защитные гальванические покрытия по ГОСТ 9.306-85. Покрытия должны выбираться исходя из условий эксплуатации. Требования к покрытиям - по ГОСТ 9.301-86.
Лакокрасочные покрытия деталей - по ГОСТ 9032-74. Покрытия должны выбираться исходя из условий эксплуатации.
Стекло корпуса - по ГОСТ 15809-70.
Шкала - по ГОСТ 5365-83.
В комплект должны входить:
- наконечник к шесту - 1 шт.
- футляр - 1 шт.
- шуруп 3х18 по ГОСТ 1144-80 - 2 шт.
Прилагается паспорт по ГОСТ 2.601-68*.
Установленная безотказная наработка должна быть не менее 50 ч.
Среднее время восстановления работоспособного состояния не должно быть более 1 ч.
МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ
Проверку внешнего вида деталей, лакокрасочные покрытия, стекла корпуса, комплектность, маркировка, упаковывание, нанесение на ящиках предупредительных знаков проводят внешним осмотром.
- Перед испытаниями следует провести технологический прогон в аэродинамической трубе в течение 10 мин при скорости воздушного потока (10±1) м/с.
Проверку диапазона измерений и определение поправок к его показаниям проводят одновременно в аэродинамической трубе, где устройством измеряют скорости воздушного потока, равные 2±0,2; 6±0,2; 10±0,2; 15±0,2; 20±0,2; 25±0,2 и 30±0,2 м/с.
Измерение указанных скоростей воздушного потока должно производиться микроманометром и поверяемым анемометром не менее трех раз. Результаты измерений усредняются.
По результатам усредненных измерений строят график зависимости показаний от скорости воздушного потока.
Габаритные размеры проверяют универсальным мерительным инструментом с погрешностью измерения ±0,5 мм.
Массу проверяют взвешиванием на технических весах с погрешностью ±5 г.
Чувствительность определяют в аэродинамической трубе, где на изделие воздействует воздушный поток с медленно повышаемой скоростью. Скорость воздушного потока определяется по показаниям микро манометра и таблицам, рассчитанным по формулам зависимости скорости воздушного потока от разности давлений.
Для поверки применяют следующие средства измерений и оборудование:
- микро манометр жидкостный много предельный с наклонной трубкой с пределами измерений от 0 до 200 кгс/м;
- термометры ртутные стеклянные с ценой деления 0,1 °С - по ГОСТ 215-73;
- барометр ртутный метеорологический с диапазоном измерения 570-1070 ГПа;
- термометры ртутные метеорологические к станционному психрометру по ГОСТ 112-78;
- аэродинамическая труба с пневмометрической трубкой для создания скоростей от 1 до 30 м/с;
- камеры для испытаний при температурах минус (40±3) °С и плюс (45±3) °С;
- установка для поверки чувствительности.
Чувствительность определяют на установке.
Защитные гальванические покрытия проверяют по ГОСТ 9.302-86*.
Контрольные испытания на безотказность проводят в аэродинамической трубе в течение 50 ч при скорости воздушного потока (10±1) м/с по методике п.4.2.
Контрольные испытания на ремонтопригодность проводят на образцах устройств, отказы которых создаются оператором путем моделирования, причем на одном образце анемометра не следует одновременно создавать более одного вида отказа.
Отказавшие - восстанавливаются в течение времени не более 1 ч.
МАРКИРОВКА, УПАКОВКА, ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ
На лицевой стороне циферблата должны быть нанесены:
- товарный знак предприятия-изготовителя;
- обозначение единицы измерения;
- год и месяц изготовления;
- порядковый номер по системе нумерации предприятия-изготовителя;
- обозначение настоящего стандарта.
Упаковка - по ГОСТ 9181-74.
На ящике должны быть нанесены предупредительные знаки по ГОСТ 14192-77*, соответствующие надписям: "Осторожно, хрупкое!", "Верх, не кантовать!", и надпись "Не бросать!".
_______________
* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 14192-96. - Примечание изготовителя базы данных.
_______________
Вы можете заказать анемометр со скидкой по купону yaQel на нашем сайте.