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 parabolicznych stożkowych pustych kubków przymocowanych do siebie pod kątem 120 stopni na wsporniku.
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 podgrzanie drutu prądem elektrycznym, aby był wyższy niż temperatura 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 stratą ciepła Q gorącego drutu 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. Zgodnie z różnymi celami, sondy z gorącym drutem mogą być również wykonane z podwójnych drutów, potrójnych drutów, drutów ukośnych, 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.
Przed użyciem sondę z gorącym drutem należy skalibrować. 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.
