Zasada działania czujników prędkości wiatru z rurką Pitota
Rurka Pitota, znana również jako „rura prędkości powietrza”, „rura prędkości wiatru”, to pomiar całkowitego ciśnienia przepływu powietrza i ciśnienia statycznego w celu określenia prędkości przepływu powietrza w urządzeniu rurowym, wynaleziony przez Francuza H. Pitota i nazwany.
Trudno jest zmierzyć prędkość przepływu powietrza bezpośrednio metodami eksperymentalnymi, ale ciśnienie przepływu powietrza można łatwo zmierzyć za pomocą manometru. Służy głównie do pomiaru prędkości samolotu, ale ma także szereg innych funkcji. Dlatego ciśnienie można zmierzyć za pomocą rurki Pitota, a następnie obliczyć prędkość przepływu powietrza, stosując twierdzenie Bernoulliego. Rurka Pitota składa się z okrągłej głowicy podwójnej osłony (patrz rysunek), średnica zewnętrznej osłony D, w środku okrągłej główki O przy otworze całkowitego otworu ciśnieniowego połączonego z osłoną wewnętrzną, podłączonego do jednego końca manometr, średnica otworu dla {{0}}.3 ~ 0,6 D. W zewnętrznej osłonie od powierzchni bocznej O około 3 ~ 8 DC na obwodzie obwodu równomiernie otworzyć rząd otworów ciśnienia statycznego prostopadłych do ścianki obudowy zewnętrznej, połączonych z manometrem z drugiej strony, rurką Pitota umieszczoną w celu pomiaru prędkości stałego przepływu powietrza, tak aby rurka służyła do obliczenia twierdzenia Bernoulliego o powietrzu prędkość. Rurkę Pitota umieszcza się w miejscu stałego przepływu powietrza, tak aby oś rurki i kierunek przepływu powietrza były takie same, a krawędź natarcia rurki była zgodna z napływającym strumieniem. Gdy przepływ powietrza zbliża się do punktu O, natężenie przepływu jest stopniowo zmniejszane, a przepływ do punktu stagnacji O zatrzymuje się na zero. Zatem zmierzony punkt O jest całkowitym ciśnieniem P. Po drugie, ponieważ rura jest bardzo cienka, punkt C od punktu O jest wystarczająco daleko, więc punkt C przy prędkości i ciśnieniu został w zasadzie przywrócony do tego samego poziomu z nadchodzącą prędkością V i ciśnieniem P równe wartości ciśnienia, a zatem mierzone w punkcie C jest ciśnieniem statycznym. W przypadku przepływu o małej prędkości równanie określające natężenie przepływu podaje twierdzenie Bernoulliego:
Na podstawie ciśnienia całkowitego zmierzonego przez manometr oraz różnicy ciśnień statycznych PP, a także gęstości płynu ρ, można obliczyć zgodnie ze wzorem na prędkość przepływu powietrza.
Zasada działania ultradźwiękowego czujnika prędkości wiatru
Zasada działania ultradźwiękowego czujnika prędkości wiatru polega na wykorzystaniu ultradźwiękowej metody różnicy czasu w celu uzyskania pomiaru prędkości wiatru. Ponieważ prędkość propagacji dźwięku w powietrzu i kierunek wiatru nakładają się na prędkość powietrza. Jeżeli kierunek propagacji fali ultradźwiękowej jest taki sam jak kierunek wiatru, wówczas jej prędkość ulegnie przyspieszeniu; przeciwnie, jeśli kierunek propagacji fali ultradźwiękowej jest przeciwny do kierunku wiatru, wówczas jej prędkość zostanie zmniejszona. Dlatego w ustalonych warunkach detekcji prędkość propagacji ultradźwięków w powietrzu może odpowiadać funkcji prędkości wiatru. Dokładną prędkość i kierunek wiatru można uzyskać za pomocą obliczeń. Ponieważ na prędkość fali dźwiękowej rozchodzącej się w powietrzu duży wpływ ma temperatura; czujnik prędkości wiatru wykrywa dwa przeciwne kierunki na dwóch kanałach, dzięki czemu wpływ temperatury na prędkość fali dźwiękowej jest znikomy.
Ultradźwiękowy czujnik wiatru jest lekki, nie ma ruchomych części, jest wytrzymały i nie wymaga konserwacji ani kalibracji w terenie, a także może mierzyć zarówno prędkość, jak i kierunek wiatru. Klienci mogą wybrać jednostkę prędkości wiatru, częstotliwość wyjściową i format wyjściowy zgodnie ze swoimi potrzebami. Ogrzewanie (zalecane w przypadku zimnych środowisk) lub wyjścia analogowe są również dostępne na żądanie. Można go podłączyć do komputera, modułu zbierającego dane lub innego urządzenia zbierającego z wyjściem RS485 lub analogowym. W razie potrzeby można go również zastosować w sieci składającej się z wielu jednostek.
Ultradźwiękowy miernik prędkości i kierunku wiatru jest bardziej zaawansowanym instrumentem do pomiaru prędkości i kierunku wiatru. Ponieważ dobrze pokonuje nieodłączne wady anemometru mechanicznego, może pracować normalnie przez długi czas w każdych warunkach pogodowych i jest coraz szerzej stosowany. Będzie mocną alternatywą dla anemometrów mechanicznych.
