Jakie są metody pomiaru prędkości i kierunku wiatru?
Prędkość wiatru odnosi się do odległości, jaką pokonuje wiatr w jednostce czasu; siła wiatru odnosi się do siły wiatru, gdy wieje on na obiekt. Nie ma stopni dla prędkości wiatru, ale są stopnie dla siły wiatru, a prędkość wiatru jest podstawą podziału na klasy siły wiatru. Ogólnie rzecz biorąc, im większa prędkość wiatru i wyższy poziom wiatru, tym większa niszczycielska siła wiatru.
1. Dlaczego powinniśmy kłaść nacisk na pomiar prędkości i siły wiatru?
Siła i prędkość wiatru to ważne wskaźniki w badaniach meteorologicznych, a także kluczowe elementy, na które ludzie zwracają uwagę. Ma to nie tylko ogromny wpływ na codzienne czynności ludzi, ale ma również ogromne znaczenie dla badań meteorologicznych, nawigacji i innych prac, więc pomiar prędkości i kierunku wiatru z wyprzedzeniem sprzyja płynnemu rozwojowi różnych działań.
2. Jakie są metody pomiaru prędkości i kierunku wiatru?
Zgodnie z zasadą pomiaru wprowadzimy następujące rodzaje metod: pomiar tradycyjny, metoda mechaniczna, metoda ultradźwiękowa i metoda kalorymetryczna.
tradycyjny pomiar
1. Pomiar kierunku wiatru: użyj wiatrowskazu
Kierunek strzałki kierunku wiatru na wiatrowskazie wskazuje, w jakim kierunku wieje wiatr w danym momencie. Gdy istnieje pewien kąt między wiatrowskazem a kierunkiem przepływu powietrza, strumień powietrza wytworzy ciśnienie na ogonie wiatrowskazu. Jego wielkość jest proporcjonalna do rzutu kształtu geometrycznego wiatrowskazu na pionową płaszczyznę kierunku przepływu powietrza. Głowica wiatrowskazu ma mały obszar nawietrzny, a skrzydło ogonowe ma duży obszar nawietrzny. Ciśnienie wiatru generowane przez tę różnicę ciśnień powoduje, że wiatrowskaz obraca się wokół osi pionowej, aż do zetknięcia się wiatrowskazu ze strumieniem powietrza. równoległy. Kierunek wiatru można łatwo zaobserwować ze względnego położenia między wiatrowskazem a stałym głównym słupem wskazującym azymut.
2. Pomiar prędkości wiatru: użyj anemometru
Na detektorze wiatru znajduje się prostokątna płyta dociskowa wiatru, a obok płyty dociskowej wiatrowej zainstalowana jest rama w kształcie łuku, a na ramie znajdują się długie i krótkie zęby. Liczba długich i krótkich zębów uniesionych przez płytę dociskową wskazuje wielkość siły wiatru, a im większa siła wiatru, tym wyższy poziom prędkości wiatru.
mechaniczny pomiar wiatru
Mechaniczny pomiar wiatru, taki jak pomiar wiatru za pomocą miernika wiatru, wygląda jak zegarek mechaniczny i jest zwykle używany do pomiaru wiatru w szybach. Należy najpierw oszacować prędkość wiatru, następnie użyć wiatromierza i stopera, aby wyzerować wskazówkę wiatromierza i stopera, a następnie skierować wiatromierz w kierunku przepływu wiatru i ustawić go prostopadle do kierunku wiatru przepływ. Po 30 sekundach bezczynności wiatromierza włącz jednocześnie przełącznik wiatromierza i stopera, aby rozpocząć pomiar. Należy zauważyć, że pomiar wiatru na tym samym odcinku powinien być nie mniejszy niż 3-krotny, a pomiar wiatru powinien przebiegać płynnie podczas procesu pomiaru wiatru. Na przykład czujnik prędkości i kierunku wiatru przyjmuje typową mechaniczną metodę pomiaru wiatru, która lepiej wykorzystuje energię wiatru i wspiera rozwój nowej technologii wytwarzania energii wiatrowej.
Prędkość ultradźwiękowa
Zasada działania ultradźwiękowego pomiaru wiatru polega na wykorzystaniu ultradźwiękowej metody różnicy czasu do realizacji pomiaru prędkości i kierunku wiatru. Ze względu na prędkość propagacji dźwięku w powietrzu będzie się on nakładał na prędkość przepływu powietrza w kierunku wiatru. Jeśli fala ultradźwiękowa porusza się w tym samym kierunku co wiatr, jej prędkość wzrośnie; odwrotnie, jeśli fala ultradźwiękowa porusza się w kierunku przeciwnym do wiatru, jej prędkość spadnie. Dlatego w ustalonych warunkach detekcji prędkość fal ultradźwiękowych rozchodzących się w powietrzu może odpowiadać funkcji prędkości wiatru. Dokładną prędkość i kierunek wiatru można uzyskać za pomocą obliczeń.
zasada kalorymetryczna metoda pomiaru
Typowym przykładem wykorzystania zasady kalorymetrycznej do pomiaru prędkości wiatru jest anemometr. Jego podstawową zasadą jest umieszczenie cienkiego drutu metalowego w płynie i podgrzanie drutu za pomocą prądu elektrycznego, aby jego temperatura była wyższa niż temperatura płynu. Dlatego prędkość wiatru drutu jest określana jako „gorąca linia”. Gdy płyn przepływa przez drut w kierunku pionowym, odbierze część ciepła drutu i obniży temperaturę drutu. Zgodnie z teorią wymuszonej konwekcyjnej wymiany ciepła istnieje zależność między ciepłem Q traconym przez gorącą linię a prędkością v płynu. Anemometr jest przyrządem zdolnym do pomiaru niskich prędkości wiatru. Składa się z dwóch części: sondy prętowej z gorącą kulą i przyrządu pomiarowego. Sonda ma szklaną bańkę z cewką z drutu nichromowego i dwiema termoparami nawiniętymi wewnątrz bańki. Zimne złącze termopary jest przymocowane do słupka z brązu fosforowego wystawionego bezpośrednio na przepływ powietrza. Kiedy pewna ilość prądu przepływa przez pierścień grzewczy, temperatura szklanej bańki wzrasta. Stopień wzrostu jest związany z prędkością wiatru, a stopień wzrostu jest duży, gdy prędkość wiatru jest mała; w przeciwnym razie stopień wzrostu jest niewielki. Wielkość wzrostu wskazywana jest na mierniku za pomocą termopary. Zgodnie z odczytem licznika elektrycznego sprawdź krzywą kalibracji, aby poznać prędkość wiatru w tym czasie.
