Vindmåler
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 22. februar 2021; checks kræver 2 redigeringer .Vindmåler , vindmåler [1] [2] (fra andet græsk ἄνεμος - vind og μετρέω - jeg måler) - en enhed til måling af hastigheden af bevægelse af gasser, luft i systemer, for eksempel ventilation. I meteorologien bruges det til at måle vindhastigheden .
Ifølge driftsprincippet skelnes der mellem mekaniske anemometre, hvor bevægelsen af gas roterer kophjulet eller pumpehjulet (svarende til en propel ), termiske anemometre, hvis princip er baseret på måling af faldet i temperaturen af et opvarmet legeme , normalt en glødetråd, fra gasbevægelse, ultralydsvindmålere er baseret på måling af lydens hastighed i en gas afhængig af dens bevægelse, så mod vinden er lydens hastighed lavere end i stille luft langs vinden , tværtimod er det højere.
Mekaniske vindmålere
Beskrivelsen af det første mekaniske vindmåler blev lavet omkring 1450 af Leon Battista Alberti i hans værk "Mathematical Fun" ( lat. Ludi rerum mathematicarum ), der vedhæftede hans tegning [3] . Dens handling var baseret på afbøjning af et hængebræt af vinden. Et lignende vindmåler blev tegnet i Atlantic Codex (ark 675) af Leonardo da Vinci tre årtier senere Alberti [4] [5] :53 .
Kopvindmåler
Den mest almindelige type vindmåler er kopvindmåleren. Opfundet af Dr. John Thomas Romney Robinson , som arbejdede ved Arman Observatory i 1846. Den består af fire halvkugleformede skåle, symmetrisk monteret på de korsformede eger på en rotor, der roterer om en lodret akse.
Vind i enhver retning roterer rotoren med en hastighed, der er proportional med vindhastigheden.
Robinson antog, at for et sådant vindmåler er den lineære hastighed af koppernes cirkulære rotation en tredjedel af vindhastigheden og ikke afhænger af koppernes størrelse og egernes længde. De forsøg, der blev udført på det tidspunkt, bekræftede dette. Senere målinger viste, at dette ikke er sandt, de såkaldte. "Anemometerfaktoren" (det gensidige af forholdet mellem lineær hastighed og vindhastighed) for det enkleste Robinson-design afhænger af skålstørrelser og egerlængder og går fra to til lidt over tre.
Rotoren med tre kop, foreslået af canadiske John Patterson i 1926 , og efterfølgende forbedringer af kopformen af Breworth og Joyner i 1935 , gjorde kopvindmåleren lineær over en rækkevidde på op til 100 km/t (27 m/s) med en fejl på omkring 3 %. Patterson fandt ud af, at hver kop giver maksimalt drejningsmoment, når den drejes 45° i forhold til vindens retning. Vindmåleren med 3 kopper har mere moment og absorberer vindstød hurtigere end vindmåleren med 4 kopper.
Den oprindelige forbedring af kopdesignet, foreslået af australieren Derek Weston (i 1991 ), gør det muligt at bruge den samme rotor til at bestemme ikke kun hastigheden, men også vindens retning. Det består i at installere et flag på en af kopperne, på grund af hvilket rotorhastigheden er ujævn under en omdrejning (flaget bevæger sig en halv omgang i vinden, en halv omgang imod). Ved at bestemme den cirkulære sektor i forhold til vejrstationen, hvor hastigheden stiger eller falder, bestemmes vindens retning.
Rotorens rotation i de enkleste vindmålere overføres til en mekanisk hastighedstæller. Hastigheden beregnes af antallet af omdrejninger for en given tid, for eksempel et minut, såsom håndholdte vindmålere [5] .
I mere avancerede vindmålere er rotoren forbundet med en tachogenerator , hvis udgangssignal (spænding) føres til en sekundær måleenhed ( voltmeter ), eller der anvendes omdrejningstællere baseret på andre principper. Sådanne vindmålere viser straks den øjeblikkelige vindhastighed uden yderligere beregninger og giver dig mulighed for at overvåge ændringer i vindhastigheden i realtid.
Ud over meteorologiske målinger bruges kopvindmålere også på tårnkraner til at signalere en farlig overskridelse af vindhastigheden.
Vingevindmålere
I sådanne vindmålere roterer luftstrømmen et miniature let vindhjul (løbehjul), beskyttet af en metalring for at beskytte mod mekanisk skade. Rotationen af pumpehjulet gennem et system af gear overføres til pilene på tællemekanismen.
Håndholdte vingevindmålere bruges til at måle hastigheden af retningsbestemt luftstrøm i rørledninger og kanaler i ventilationsanordninger til at beregne ventilationsluftstrømmen i ventilationsåbninger, luftkanaler i bolig- og industribygninger.
De mest almindelige vindmålere med en impeller-probe er Testo 416, ISP-MG4 vindmåler, APR-2 vindmåler og andre.
Termisk vindmåler
Funktionsprincippet for sådanne vindmålere, ofte kaldet hot-wire-anemometre, er baseret på en stigning i varmetabet af et opvarmet legeme med en stigning i hastigheden af en koldere gas, der blæser - en ændring i Nusselt-tallet .
Dette fænomen er velkendt for alle, det er kendt, at ved en konstant temperatur i blæsende vejr er følelsen af kulde stærkere ved højere vindhastigheder.
Strukturelt er det en åben tynd metaltråd ( filament ), opvarmet over den omgivende temperatur af elektrisk strøm. Tråden er lavet af metal med en positiv temperaturkoefficient for modstand - fra wolfram , nichrom , platin , sølv osv.)
Modstanden af et glødetråd ændrer sig med ændringer i temperaturen, så temperaturen kan måles ud fra modstanden. Temperaturen afhænger på en bestemt måde af vindhastigheden, lufttætheden og dens fugtighed.
Temperaturfølerens ledning er inkluderet i det elektroniske kredsløb. Afhængigt af metoden til at tænde sensoren skelnes der mellem enheder med ledningsstrømstabilisering, spændingsstabilisering og ledningstemperaturstyring. I de to første metoder er hastighedskarakteristikken ledningens temperatur, i sidstnævnte den effekt, der kræves til termisk stabilisering.
Hot-wire vindmålere er meget udbredt i næsten alle moderne biler som en masseluftstrømssensor (MAF).
Manglerne ved hot-wire anemometre er lav mekanisk styrke, da den anvendte ledning er meget tynd, en anden ulempe er kalibreringsfejl på grund af forurening og oxidation af den varme wire, men da de praktisk talt er inertiløse, bruges de i vid udstrækning i aerodynamiske eksperimenter at måle lokal turbulens og flowpulsationer.
Ultralydsvindmåler
Funktionsprincippet for ultralyds-anemometre er baseret på måling af lydens hastighed, som varierer afhængigt af orienteringen af luftbevægelsesvektoren (vindretningen) i forhold til lydens udbredelsesvej.
Der findes to-komponent ultralyds-anemometre - de måler udover vindens hastighed og retning i dele af verden - retningen af den horisontale vind og tre-komponent ultralyds-anemometre - meter på alle tre komponenter i lufthastighedsvektoren.
Lydens hastighed i sådanne vindmålere måles ved tidspunktet for passage af ultralydsimpulser mellem en fast afstand fra senderen til ultralydsmikrofonen, derefter omregnes de målte tider til to eller tre komponenter af lufthastigheden.
Da lydhastigheden i luft også afhænger af temperaturen (den stiger proportionalt med kvadratroden af den absolutte temperatur), skal ultralydsvindmålere have et termometer, hvorefter der foretages korrektioner i beregningen af vindhastighed.
Mange moderne modeller af elektroniske vindmålere giver dig mulighed for at måle ikke kun vindhastighed (dette er hovedformålet med enheden), men er også udstyret med yderligere bekvemme servicefunktioner - beregning af den volumetriske luftstrøm, måling af lufttemperatur (termisk vindmåler), luft fugtighed (termisk vindmåler med fugtmålingsfunktion).
Russiske virksomheder producerer også multifunktionelle enheder, der indeholder funktionerne i både et termisk anemometer og et hygrometer (måling af fugtighed) og en trykmåler (måling af differenstryk i en luftkanal). For eksempel meteometer MES200, differenstrykmåler DMTs01M. Sådanne enheder bruges til oprettelse, inspektion, reparation, verifikation af ventilationsskakter i bygninger af enhver type.
Som regel er alle vindmålere produceret på Den Russiske Føderations område underlagt obligatorisk certificering og statslig verifikation, da de er måleinstrumenter.
Nogle håndværkere laver hjemmelavede vindmålere til deres egne husbehov, for eksempel til en have.
Se også
Noter
- ↑ Vetrometer // Forklarende ordbog over det russiske sprog: I 4 tons / Udg. D. N. Ushakova. - M . : Stat. in-t “Ugler. encyklopædi"; OGIZ, 1935. - T. 1.
- ↑ Samoilov, K.I. Vetromer // Marine Dictionary. - M. - L .: Gosvoenmorzdat, 1941.
- ↑ Leon Battista Alberti. Opera volgari . — Bari: Gius. Laterza & Figli, 1973. Vol. 3. - S. 171.
- ↑ Allison Lee Palmer. Leonardo da Vinci - En referencevejledning til hans liv og værker . — Rowman & Littlefield, 2019. — S. 76.
- ↑ 1 2 Valentin Vlasov. Historien om vindmåleren lavet af to sovjetiske ingeniører // Videnskab og liv . - 2019. - Nr. 1 . - S. 50-59 .
Litteratur
- Anemology // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
- Voeikov A.I. Wind // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
 Ordbøger og encyklopædier |
|
|---|---|
| I bibliografiske kataloger |
|