Wprowadzenie do anemometru kubkowego i anemometru śmigłowego
Anemometr kubkowy
Jest to najpopularniejszy typ anemometru. Anemometr z obrotowym kubkiem został po raz pierwszy wynaleziony przez Robinsona w Anglii. W tym czasie były cztery kubki, a potem używano trzech kubków. Trzy paraboliczne lub półkuliste puste kubki zamocowane na ramie znajdują się wzdłuż jednej strony, a cała rama wraz z kubkiem wiatrowym jest zamontowana na wale, który może się swobodnie obracać. Pod działaniem siły wiatru miseczka wiatrowa obraca się wokół własnej osi, a jej prędkość obrotowa jest proporcjonalna do prędkości wiatru. Prędkość może być rejestrowana przez styki elektryczne, tachogeneratory lub liczniki fotoelektryczne.
anemometr śmigłowy
Jest to anemometr z zestawem trzech lub czterech łopatek śmigieł obracających się wokół poziomej osi. Śmigło jest zamontowane z przodu wiatrowskazu tak, że jego płaszczyzna obrotu jest zawsze zwrócona w kierunku wiatru wiejącego z anemometru, a jego prędkość obrotowa jest proporcjonalna do prędkości wiatru.
Jaka jest zasada działania anemometru?
Anemometr to przyrząd służący do pomiaru prędkości wiatru. Istnieje wiele typów. Anemometry kubkowe są powszechnie stosowane w stacjach pogodowych.
Składa się z trzech pustych kubków parabolicznych stożkowych, połączonych ze sobą pod kątem 120 stopni do wspornika.
Cała część czujnikowa jest zamontowana na pionowej osi obrotu. Pod wpływem wiatru kielich obraca się wokół własnej osi z prędkością proporcjonalną do prędkości wiatru.
Podstawową zasadą anemometru jest umieszczenie cienkiego metalowego drutu w płynie i przyłożenie prądu elektrycznego w celu podgrzania drutu powyżej temperatury płynu. Z tego powodu anemometry nazywane są „gorącymi przewodami”.
Gdy płyn przepływa przez drut w kierunku pionowym, usuwa część ciepła z drutu i obniża temperaturę drutu.
Zgodnie z teorią wymuszonej konwekcji wymiany ciepła można wywnioskować, że istnieje zależność między utratą ciepła Q gorącej linii a prędkością v płynu.
Standardowa sonda z gorącym drutem składa się z dwóch wsporników utrzymywanych naprężonych przez krótkie cienkie druty. Drut metalowy jest zwykle wykonany z platyny, rodu, wolframu i innych metali o wysokich temperaturach topnienia i dobrej ciągliwości.
Powszechnie stosowana średnica drutu wynosi 5 μm, a długość 2 mm; mała średnica sondy wynosi tylko 1μm, a długość to 0,2mm. W zależności od różnych celów, sonda z gorącym drutem może być również wykonana z podwójnego drutu, potrójnego drutu, ukośnego, w kształcie litery V, w kształcie X itp.
Aby poprawić wytrzymałość, czasami zamiast drutu metalowego stosuje się folię metalową, a warstwę folii metalowej zwykle natryskuje się na podłoże termoizolacyjne, co nazywa się sondą z gorącą folią.
Sondy z gorącym drutem muszą być skalibrowane przed użyciem. Kalibracje statyczne przeprowadzane są w specjalnych standardowych tunelach aerodynamicznych.
Zmierzyć zależność między natężeniem przepływu a napięciem wyjściowym i wykreślić ją jako krzywą wzorcową.
Kalibracja dynamiczna jest wykonywana w znanym pulsującym polu przepływu lub dodawana do pętli grzewczej anemometru.
Pulsujący sygnał elektryczny służy do weryfikacji odpowiedzi częstotliwościowej anemometru z gorącym drutem. Jeśli odpowiedź częstotliwościowa nie jest dobra, można ją poprawić, stosując odpowiedni obwód kompensacyjny.
