Анемометры

Анемометры предназначены для измерения скорости воздушного потока.

Анемометры играют важную роль в оптимальной и бесперебойной работе ряда объектов и систем. Предназначены для определения скорости и направления потока воздуха. Изначально использовались в первую очередь для измерения скорости и направления ветра. Сегодня, за исключением метеорологических станций, они широко используются при определении средней скорости воздуха в системах вентиляции и системах кондиционирования воздуха в промышленных и жилых зданий, в туннелях, шахтах.

Анемометры имеют относительно несложные структуру и принцип работы. Согласно историческим записям, первый анемометр был сделан в пятнадцатом веке по проекту итальянского архитектора Леон Баттиста Альберти. Их конструкция претерпела серьезное развитие, улучшена точность. К современным моделям относятся ультразвуковые анемометры и лазерные доплеровские устройства.

В зависимости от принципа работы, анемометры делятся на две основные группы. Первая включает в себя приборы для измерения расхода газа. Работа других основана на определении его давления. Поскольку характеристики скорости и давления потока газа тесно связаны, часто используют общий инструмент для определения.  

Анемометр состоит из трех основных частей - приемника, вторичного преобразователя и устройства обнаружения. Приемник известен как чувствительный элемент анемометра для первичного риформинга. Вторичный риформинг является механическим, пневматическим или с электронным блоком управления, который, как предполагает его название, преобразует, усиливает и передает деформацию чувствительного элемента к блоку отчетности. Устройство обнаружения, как правило, имеется в виде шкалы, индикатора или дисплея, на котором можно легко видеть результаты.

Типы анемометров

Группа анемометров включает в себя различные конструкции, которые могут быть классифицированы на основе различных атрибутов. Чаще всего классифицируются они в пять основных групп - механические датчики, акустическое и оптического оборудование, а также термоанемометры . В механических анемометрах работа основана на аэродинамических силах. 

Бер чашка анемометры - наиболее распространенные. Среди причин этого являются их сравнительно простая конструкция и хорошие метрологические характеристики. Основные конструктивные элементы - полусферические чашки (три или четыре), вращающихся вокруг вертикальной оси. Их принцип действия основан на разнице между сопротивлением воздуха на вогнутой и выпуклой частях полусфер. Если сопротивление воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости текучей среды, она должна заставить анемометр вращаться со скоростью, равной 1/4 скорости потока. Так как импеданс зависит от числа Рейнольдса, при измерении с высокой скоростью требуется отдельные градации. Они рекомендуются для измерения скоростей от 2 до 30 м / с, относительная погрешность составляет около 2%. Устройства с преобразованием в электрический сигнал может покрыть колебания от 1,2 до 60 м / с.

Пластинчатые анемометры

Их основная роль приемника - винт. В отличие от анемометра выше, который вращается вокруг вертикальной оси, перпендикулярной к направлению ветра, пластинчатый должен быть помещен параллельно. Таким образом, ось пропеллера всегда параллельна направлению потока воздуха. По этой причине рекомендуется анемометры объединять с флюгером. Превращение вращения воздушного винта в электрический сигнал, как правило, осуществляется через электрический контакт, который возникает при каждом полном обороте. Сгенерированное выходное напряжение пропорционально скорости вращения. 

Принцип работы термоанемометра

Используется зависимость между изменением температуры нагретого тела и движением воздушного потока и его скорости. Если тело нагревают непрерывно, это отношение между его равновесной температурой и скоростью потока. Чувствительные элементы изготовлены из вольфрамовой проволоки с платиновым покрытием и диаметром около 0005 мм, длиной 1 мм. При работе устройства в жестких условиях эксплуатации, целесообразно использовать специальный чувствительный элемент, имеющий корпус из пирекса, который расслаивается на платиновой фольге толщиной 0,2 мм и длиной 1 мм. 

Поддерживают два режима: 
Метод DC – при изменении скорости потока изменяется и температура нити, т.е. ее удельное сопротивление; 
метод постоянной температуры - сопротивление и температура нити удерживается постоянной посредством автоматического управления током.

Преимущества и недостатки термоанемометра
метод измерения обладает высокой чувствительностью. Возможно снижение чувствительности за счет увеличения скорости потока. Для того, чтобы сохранить чувствительность устройства достаточно высокой температуры. Недостатком этого метода является высокая чувствительность к загрязнению элемента. 
Неисправности хрупких нитей, нелинейные характеристики измерений, потеря чувствительности со временем. Из-за небольшой механической прочности чувствительных элементов и относительно сложной схемы сделаны специальные зонды со встроенными резисторами. Они используются для воздушного потока со скоростью от 0,02 до 5 м / сек, с относительной погрешностью 5% и рабочей температуре от 0 до 40C.

Акустические анемометры - измеряющие скорость и направление

работают на основе ультразвуковых волн. Для этого анемометр оснащен двумя парами ультразвуковых преобразователей, расположенных друг напротив друга. 

Каждый преобразователь излучает ультразвуковой сигнал в направлении воздушного потока на противоположный преобразователь. Если направления потока и ультразвукового сигнала являются одинаковыми, то сигнал будет проходить расстояние быстро. Соответственно, если поток в противоположном направлению сигнала, время, за которое ультразвуковой сигнал достигает противоположного датчика, будет больше. Направление воздушного потока определяется в зависимости от угла, под которым он пересекает ультразвуковые волны. 

Акустические анемометры широко используются, потому что они имеют высокую точность и структуру, в которой нет никаких движущихся частей. Они также сохраняют свою оптимальную производительность в турбулентном окружении.

Лазер-доплеровский измеритель скорости

Скорость потока воздуха в лазерном доплеровском анемометре измеряется через лазерный луч. Принцип действия основан на измерении разности частот волн в результате отражения лазерного луча от движущейся частицы. 

Оптические анемометры характеризуются высокой точностью и быстрой реакцией. Скорость потока воздуха измеряется в очень широком диапазоне от нескольких микрометров в секунду до нескольких километров в секунду. Несмотря на свои преимущества, лазерные устройства являются сложными и дорогими, и поэтому широко используются только в промышленности.

Всего голосов: 171