Анемометр: что это, какие бывают виды, для чего нужен

Наряду с такими значимыми параметрами природных или технологических процессов, как температура, влажность, давление, есть еще одна важная величина — скорость движения воздушных масс. Для ее определения используются специальные устройства — анемометры. Из нашей статьи вы узнаете, зачем нужны такие приборы, об их классификации, в каких областях применяются, как ими пользоваться и выбрать нужную для конкретной задачи модель.

Что это такое?

Анемометр — это прибор для измерения характеристик газового или воздушного потока при его передвижении. Самый простой измеритель определяет лишь скорость, однако часто в функционале присутствует и возможность установить направление. Назначение устройства не ограничивается только измерением силы ветра в природе, во многих моделях есть дополнительные функции, помогающие установить значения температуры, влажности и других параметров исследуемой среды. Если первые механические ветромеры использовались лишь в метеорологических целях, то современные электронные анемометры высоко востребованы в авиации, промышленности, навигации, энергетике, сельском хозяйстве, строительстве и ряде других отраслей.

Виды анемометров

В основе деления на типы приборов лежат принцип действия и особенности конструкции. В зависимости от этих признаков различают несколько разновидностей устройств.

Механические

Такие измерители очень популярны, обладают простой и надежной конструкцией, способной противостоять высоким нагрузкам. Они могут быть:

• Чашечными. Три-четыре полусферы (конусы «чашек») закреплены к перекладинам на верхушке вращающейся оси. Последняя соединена с регистратором, который преобразует момент вращения вала в сигнал, доступный восприятию. В основе работы анемометра лежит оценка скорости вращения, создаваемая попадающим на чашки воздухом. Минусами являются массивность конструкции, большая инертность, высокий момент трогания.
• Крыльчатыми. Не менее распространенные приборы, где рабочей частью являются лопасти, напоминающие конструктив вентиляционного аппарата. Обладают высокой чувствительностью, которая может регулироваться изменением параметров лопасти (форма, наклон, площадь). Возникающее вращение передается на преобразователь, где распознается и превращается в понятный пользователю сигнал. Такие модели компактны и имеют малый момент страгивания, однако требуют точной установки по направлению воздушного потока.

Если рассматривать, какие бывают анемометры, то их можно разделить по способу вывода результатов на 2 вида. Первый — механический преобразователь, считав данные с простейшего счетчика, показывает результат с применением стрелочного индикатора. Второй — для преобразования информации в электрический сигнал чаще всего применяются генераторы, магнитные или оптические датчики, после чего показания видны на жидкокристаллическом дисплее.

Ультразвуковые

Этот тип измерителей работает благодаря использованию ультразвуковых волн (УЗВ), которые изменяют скорость в зависимости от интенсивности движения воздушных масс. Для получения информации устанавливают 2 или 3 пары УЗ датчиков, чтобы иметь информацию о перемещении в прямом и обратном направлениях. Контроллер регистрирует полученные сведения, проводит анализ и вычисляет скорость ветра. Эти модели выдают очень точные результаты, отличаются надежностью, способны служить длительный срок. Однако их крупные габариты не позволяют создавать компактные автономные аппараты.

Тепловые

В этом случае рабочим инструментом является нагревательный элемент вместе с термодатчиком. Для изготовления элементов-нитей используют металлы (вольфрам, серебро, нихром), имеющие плюсовой температурный коэффициент сопротивления. Скорость охлаждения такой нити напрямую связана с интенсивностью ветра (его влажностью и плотностью), что и является основным источником получения данных. Поскольку термоанемометры имеют низкую инерционность, с их помощью можно измерять даже скорость турбулентных потоков, но направление ветра определить невозможно. Кроме этого, у нагревательных нитей короткий срок службы из-за низкой механической прочности, чувствительности к любым загрязнениям, включая образующиеся на них окислы.

Лазерные

Эти ветромеры специализированные и работают с использованием доплеровского эффекта. Для эффективного исследования в прозрачные газообразные потоки вносят мелкодисперсные вещества с высокой отражающей способностью. Достоинствами таких приборов являются возможность выполнения дистанционных измерений с большой точностью и детального анализа потока, в том числе его плотности и распределения частиц. Недостатки — большие размеры аппаратуры и высокое энергопотребление. Кроме этого, для получения правильного результата необходимо распылять светоотражающие материалы.

Сфера применения

Анемометры широко распространены во всех секторах человеческой деятельности, где требуются сведения о скорости движения воздуха и направления воздушных потоков. Основными областями применения являются:

• Метеорология. Полученные сведения позволяют правильно составлять прогнозы погоды, проводить исследования изменения климата, мониторить ветровые условия. Это дает возможность предупреждать население об ураганах и штормах, обеспечивая безопасность.
• Строительство и вентиляция. Для продуктивной и безопасной работы вентиляционных и отопительных систем, установок кондиционирования специалистам необходим постоянный мониторинг направлений и силы воздушных потоков.
• Промышленность. При протекании большинства производственных процессов гарантией их безвредности является контроль за скоростью подачи газов или воздуха. Это актуально для нефтегазовой и химической отраслей, на взрывоопасных производствах (в том числе с повышенным процентом загрязнений).
• Отдых и спорт. В туристической сфере, авиации, в парусном спорте, других активных видах отдыха информация о скорости и направлении ветра помогает предусмотреть критические ситуации, сделать времяпровождение максимально защищенным от рисков.
• Экология. Полученные при исследованиях данные необходимы для оценки состояния окружающей среды, анализа степени ее загрязнения, контроля за выбросами промышленных предприятий.

Если говорить о дополнительных направлениях, для чего используют ветромеры, то можно отметить следующие. Расчет объемного расхода воздуха требуется в медицине (работа ИВЛ), энергетике (печи и котельные), научных исследованиях (аэродинамические трубы, биореакторы), промышленности (пневмотранспорт, сушильные камеры и т. д.). Измерение температуры и влажности — необходимо и очень важно в системах HVAС (микроклимат), для наладчиков и строителей (хранение материалов, условия эксплуатации оборудования), в производственных цехах и на складах (сохранность медикаментов, продуктов, электроники), при научных исследованиях и изучении экологии.

Как пользоваться анемометром

Перед началом работы изучите руководство по эксплуатации, где подробно изложен алгоритм использования прибора. Познакомьтесь с интерфейсом и символами функций, убедитесь в исправности устройства и заряде батарей. Разобравшись, как работает анемометр, выполните последовательно пункты инструкции:

• Включите измеритель после подсоединения к нему выносного зонда.
• Выберите, используя переключатель функций, нужный режим (расход, скорость, температура и др.) и единицы измерения.
• Расположите зонд в исследуемой среде так, чтобы его стрелка смотрела в направлении движения воздушного потока.
• Выполните нужные измерения, зафиксируйте результат или занесите его в память устройства.
• Нажмите кнопку отключения и упакуйте ветромер в кейс для переноски.

Используйте и храните аппарат в предлагаемом руководством температурном и влажностном режиме, это позволит сохранить его работоспособность максимально долго.

Как выбрать анемометр

Измерители для оценки параметров воздуха могут сильно различаться в зависимости от доступных для выполнения задач. При выборе нужной модели стоит учитывать следующие критерии:

• Назначение. В руководстве по эксплуатации указано, для каких целей предназначен и в какой среде должен работать аппарат. Решение задач промышленности (контроль турбин, ветрогенераторов) требует надежности и долгосрочности. В метеорологии важны точность показаний, способность выполнять замеры при низких скоростях ветра.
• Тип устройства. В зависимости от принципа работы анемометры делятся на несколько категорий. Это механические (надежные и прочные) — чашечные или крыльчатые, ультразвуковые (точные, но громоздкие), лазерные (для удаленных измерений), термоанемометры (для экстремальных условий).
• Доступный диапазон. В списке характеристик всегда приводятся границы, за которыми измеритель будет выдавать некорректные результаты — стоит убедиться, что диапазон вам подходит.
• Точность. Для разных задач требуются показания различной точности — приведенный в описании процент погрешности и разрешение должны позволять произвести нужные исследования.
• Рабочие условия. Температурные и влажностные режимы работы влияют на точность показаний. Указанные в руководстве границы должны соответствовать предполагаемым условиям применения.
• Качество исполнения. Прибор должен быть от надежного производителя и иметь достаточную прочность для долгосрочного функционирования. Оценить изготовителя можно по нескольким критериям: срок нахождения на рынке, широта ассортимента, наличие солидных клиентов и бизнес-партнеров, отзывы пользователей.

Важным фактором при подборе является стоимость — она должна соответствовать имеющемуся функционалу и качеству аппарата. Если это дорогая модель, но необходимая при исследованиях, она может стать выгодной инвестицией, которая в будущем окупится не один раз.

Заключение

Теперь вы знаете, для чего нужен анемометр, его основные разновидности, порядок работы и критерии выбора. Надежное устройство с хорошим функционалом сможет решить множество текущих и дополнительных задач благодаря измерениям параметров воздушного потока. Например, обеспечить безопасность работы оборудования, сделать точные метеопрогнозы, устранить экологические проблемы и помочь в ряде других случаев.