Что такое анемометр и как его выбрать?

Вполне предсказуемо на вопросы, что такое анемометр, как он выглядит, как правильно его выбрать, в наши дни ответит далеко не каждый. Дело в том, что эти измерительные приборы не так широко распространены, в отличие от других метеорологических устройств. Но в то же время свойства, характеристики и функционал современных анемометров заслуживают внимания.

Описание этих устройств, именуемых также ветромерами, стоит начать с того, что сам термин «анемометр» имеет греческие корни. Однако сами греки к появлению инструмента, который представляет приспособление для измерения интенсивности (скорости) движения ветра, не имеют никакого отношения. Его в 1540 году изобрел итальянский математик Альберти.

Так, астроном из Ирландии Робинсон в 1846 году смог успешно модернизировать устройство, внеся в его конструкцию некоторые изменения.

Независимо от конкретного назначения, единицей измерения для подавляющего большинства аппаратов являются метры в секунду. Для непосредственно самой фиксации показателей и представления получаемых данных в комфортном виде описываемые приборы (от карманных до промышленных) включают в себя три модуля:

1. измерительный. он же первичный;
2. преобразовательный;
3. регистратор.

Результатом поэтапной активации этих модулей становится отображение на механических счетчиках, шкалах, индикаторах или же цифровых дисплеях скорости исследуемого потока.

На данный момент в самых разных сферах используется широкий перечень разновидностей описываемых приборов. Так, к примеру, можно приобрести или сделать самостоятельно простейший анемометр для детей. На современной специальной технике устанавливается крановый, сигнальный ветромер, необходимый для работы подъемных машин. На этом, естественно, список видов устройств не заканчивается.

С учетом принципа функционирования датчиков существующие на сегодня анемометры делят на:

• вращающиеся, которые могут быть чашечными, спиральными, а также лопастными;
• тепловые;
• акустические, или же ультразвуковые;
• оптические, именуемые также лазерными;
• напорные;
• поплавковые;
• вихревые.

Предсказуемо все перечисленные разновидности ветромеров существенно отличаются друг от друга. Но в первую очередь важно заметить, что все доступные модели разделяют на механические и электронные. Конечно же, последние отличаются максимальной точностью, повышенной чувствительностью и простотой эксплуатации. Современные приборы способны фиксировать:

• скорость потока;
• параметры максимальных порывов;
• усредненные показатели.

Отдельно следует выделить ветромеры с выносным датчиком, который выполнен в виде отдельного конструктивного элемента (зонда). Пользоваться такими моделями очень комфортно, поскольку удобно отслеживать результаты на экране в режиме реального времени.

В данном случае основной чувствительный элемент – это 3 или же 4 чаши в виде полусфер, которые располагаются на оси при помощи соединительных спиц. Поток воздействует на данную конструкцию с изменяющейся силой, из-за чего система получает соответствующий импульс и начинает вращаться. Счетчик оборотов в самом простом исполнении – это циферблат с тремя рабочими шкалами, на которых фиксируются тысячи, сотни и единицы.

Важно учитывать, что линейная скорость потоков отличается от скорости вращения чашек. Коэффициент ветромера составляет 2-3 единицы. Помимо этого, важно помнить о нелинейности характеристики измерительного прибора, исходя из чего для получения точных показаний дополнительно требуются секундомер и градуировочный график. В итоге алгоритм измерений, согласно инструкциям, включает в себя три ключевые стадии.

1. Фиксация количества оборотов блока с чашами за конкретный интервал времени.
2. Определение по графику пути, пройденного потоком.
3. Нахождение скорости путем деления расстояния на зафиксированное время.

Ручной ветромер индукционного типа оснащен тремя чашами, благодаря чему улучшается отклик прибора на колебания интенсивности потока. Главные преимущества таких моделей заключаются в отсутствии графика и необходимости применения секундомера. Все измерения, результаты которых показывает аппарат, осуществляются в режиме реального времени. Индукционные вращающиеся аппараты измеряют показания в пределах от 0,2 до 30 м/с.

В лопастных анемометрах основным элементом является крыльчатка. Принцип функционирования прибора такой же, как и у чашечных моделей. С учетом того, что ось вращения лопастей расположена параллельно исследуемому потоку, датчик устанавливается сразу за крыльчаткой. Он, в свою очередь, становится преградой на пути воздуха, из-за чего ограничивается рабочий диапазон устройства в пределах 5 м/с.

Электронные модификации лопастных анемометров не имеют указанных счетчиков. Эта конструктивная особенность позволяет измерять скорость ветра до 45 м/с. Производители представляют на рынке приборы данной категории как с интегрированными, так и с выносными чувствительными элементами.

Принцип работы приборов для определения описываемых показателей, относящихся к данной категории, основан на вариативности скорости звуковых колебаний. Если перемещающийся поток направлен попутно ультразвуку, то скорость последнего будет предсказуемо увеличиваться. Соответственно, в ситуациях с противоположным направлением движения скорость будет падать.

Фиксировать скорость ветра и любого другого потока удается за счет контроля времени, за которое отражается и возвращается импульс. Важно учесть, что такие ультразвуковые измерительные приборы подключаются к специальным блокам, отвечающим за обработку метеоданных. В итоге все результаты отображаются на мониторе.

При этом, в зависимости от перечня производимых измерений (функциональности), датчики делятся так.

1. Двухмерные, которые определяют направление движения потока и, конечно же, его скорость.
2. Трехмерные, измеряющие три вектора скорости.
3. Четырехмерные (термоанемометры), в задачи которых входит определение трех скоростных векторов и температуры среды.

Этот тип измерительных устройств функционирует по такому же принципу, что и предыдущий. С той только разницей, что вместо звукового сигнала используется луч. Он с заданными скоростью и временем совершает путь от передатчика к приемнику.

Момент отражения лазерного луча от исследуемого объекта фиксируется датчиками. Аппаратура определяет разницу частот исходящего и возвращающегося излучений. На завершающем этапе рассчитывается искомый показатель с учетом полученных данных.

Подтвержденным фактом, а не личным мнением многих людей является то, что в жару даже незначительный воздушный поток становится источником исключительно позитивных эмоций, поскольку холодит кожу. Именно на этом явлении и базируется функционирование ветромера описываемого вида.

В качестве основного, то есть восприимчивого конструктивного элемента подобных аппаратов выступает нить, выполненная из тугоплавкого материала. На нее подается электрический ток, за счет которого происходит нагрев проводника. В итоге он становится теплее окружающей среды.

Из-за охлаждения набегающим потоком происходит коррекция сопротивления нити, что и фиксируется прибором. Существует три варианта подключения датчика:

1. при постоянном напряжении;
2. с фиксированным током;
3. термоконстантная схема.

На данный момент многие производители представляют в соответствующем сегменте рынка измерительной техники целые модельные ряды анемометров. В перечень наиболее популярных брендов можно включить следующие компании.

• ADA Instruments – российская торговая марка измерительного и диагностического оборудования. Логотип «ADA», означающий в свою очередь «дополнительная мощность», стал синонимом качества.

• CEM Shengen Everbest Machinery Idustry Co Ltd – еще один российский производитель. Его продукция известна на рынке в течение последних 25 лет. Компания предлагает потребителю широкий ассортимент современного измерительного оборудования.

• Testo – концерн, представляющий в описываемом сегменте Германию. Является признанным лидером рынка портативных ручных и профессиональных стационарных устройств широкого предназначения. За свою 55-летнюю историю немецкая компания смогла достигнуть выдающихся результатов. На данный момент более 80 официальных представительств успешно работают в 33 странах.

• «МЕГЕОН» – очередная известная российская марка, объединившая широкий спектр контрольно-измерительной техники. Стоит заметить, что большая часть продукции данного бренда относится к бюджетной ценовой категории. Однако при этом приборы могут похвастать высоким качеством и точностью.

• SkyWatch – марка компании JDC Electronic SA, выпускающей анемометры, отличающиеся от конкурентов настоящим швейцарским качеством. На рынке приборов и комплексов для метеорологических исследований продукция бренда представлена с 1981 года.

Выбор в пользу той или иной модели ветромера будет напрямую зависеть от особенностей эксплуатации прибора. Так, к примеру, спортсменам стоит рассматривать исключительно портативные электронные устройства. В данном случае ключевыми критериями будут компактность, минимальный вес, а также простота использования и максимальная надежность.

При покупке аппарата настоятельно рекомендуется акцентировать внимание на следующих важных моментах.

• Ключевые технические характеристики. Имеется в виду, прежде всего, диапазон измеряемых скоростей потоков. В данном случае определяющую роль будут играть условия эксплуатации прибора и его основное предназначение.
• Точность. Если речь идет о необходимости высокоточных измерений в лабораторных условиях, то стоит отдать предпочтение представителям модельных рядов динамических и лазерных анемометров.
• Вероятность возникновения гарантийных случаев. Одним из важных моментов в этом контексте являются последствия превышения скоростных лимитов для устройства. Другими словами, важно определиться с порогом прочности конструкции. Не менее значимыми будут особенности обслуживания техники, включая периодичность поверки.
• Качество корпуса и измерительных элементов.
• Комплектация прибора.

Помимо всего уже перечисленного, в перечень важных факторов необходимо включить наличие дополнительных функций. От функциональности аппарата будет зависеть необходимость приобретения дополнительного оборудования в виде инструментов для определения влажности и температуры, а также тахометра. Также стоит уделить внимание единицам измерения, поскольку на некоторых моделях иностранного производства они могут отличаться.

Целью изобретения описываемого прибора изначально было определение силы ветра, то есть скорости потока воздушных масс. На сегодня анемометры нашли более чем широкое применение.

• На метеорологических станциях.
• В авиации (аэродромные службы).
• Для контроля состояния эксплуатируемых систем вентиляции любой сложности и масштабов: от бытовых до тоннелей метрополитена и проходческих штреков.
• В современном строительстве. Имеются в виду уже упоминаемые вертушки на башенных кранах.
• В аграрной отрасли при осуществлении опыления, опрыскивания и внесении удобрений.

Помимо всего перечисленного, ветромеры успешно используются спортсменами. Речь идет о видах спорта, в которых контроль направления и силы ветра является обязательным. К таковым относятся парусный и парашютный спорт, парапланеризм, состязания буеров и прочее.

Независимо от модели анемометра и опыта пользователя, перед началом эксплуатации прибора стоит внимательно изучить инструкцию производителя, что поможет избежать серьезных ошибок, а иногда поломок и дорогостоящего ремонта. В ситуации с классическими ветромерами их использование предусматривает следующие действия.

1. Устройство закрепляют на шесте и поднимают вверх, принимая во внимание направление ветра.
2. Спустя 10 минут снимают зафиксированные анемометром показания.

Особое внимание следует уделять рекомендациям производителя касательно условий эксплуатации, чтобы минимизировать риск преждевременного выхода из строя ветромера. Например, отдельным моделям категорически противопоказано воздействие прямых лучей ультрафиолета. Важно всегда помнить, что анемометр – это точный измерительный инструмент, на качество работы которого могут негативно влиять любые внешние факторы. В частности, к таковым относится повышенное содержание в исследуемой среде пыли и грязи. Эта проблема наиболее актуальна для механических приборов.

Еще один важный момент заключается в том, что далеко не все модели рассчитаны на длительные рабочие нагрузки. Но в любом случае особое внимание уделяется точности показаний приборов, исходя из чего перед использованием необходимо сделать следующее.

1. Осмотреть устройство с целью выявления повреждений.
2. Проверить работоспособность в щадящих условиях.
3. Протестировать вывод данных.