Какие бывают анемометры и какой выбрать Статья
Анемометр - прибор для измерения скорости движения различных газов, в том числе и воздуха. Также его могут называть «ветромер», ведь его применяют и для измерения скорости ветра, для чего он изначально и был изобретен. Но не стоит думать, что анемометр это исключительно метеорологический прибор, он используется и в других сферах. Например, в системах вентиляции и кондиционирования. Конечно, это не тот прибор, который используется в быту, разве что он может входить в состав домашней метеостанции. Но вот на различных производствах его применяют, как и в офисных помещениях, где нужно контролировать работу систем кондиционирования и вентиляции. В этой статье мы расскажем, как видов бывают анемометры, чем они отличаются друг от друга и как выбрать подходящий. Кстати, есть ещё приборы, которые называются «измеритель расхода воздуха», фактически это те же анемометры.
Какие есть виды анемометров
Сегодня существует несколько основных видов анемометров, среди которых есть как современные, которые появились совсем недавно, так те, которым сотни лет. Но интересно, что даже в компактных и легких приборах с цифровым экраном, сам принцип измерения скорость воздуха может быть старым. Расскажем про все виды, которые используются сегодня.
Крыльчатый
В таких приборах есть крыльчатка (то есть, ветровое колесо), которое находится в металлическом кольце, которое его защищает от случайных повреждений. Можно сказать, что это мини-вентилятор или мельница. Когда воздух воздействует на лопасти, колесо начинает вращаться, полученное усилие передается на преобразователь, который выводит данные. Преобразователь может быть механическим или электрическим, в последнем случае это обычно современные приборы с цифровым дисплеем. Если же прибор целиком механический, то он будет полностью автономным, тогда как для работы дисплея нужна электрическая батарея. Этот вид анемометров отличается высокой надежностью
Не стоит думать, что подобные приборы большого размера, среди них есть и легкие компактные модели. Точность у них тоже достаточно высокая - около 0,1 метра в секунду, но, конечно, тут нужно правильно использовать прибор, то есть, согласно инструкции. Крыльчатые анемометры - распространенный тип, здесь встречаются как переносные ручные модели, так и те, которые интегрируются в вентиляционные системы и т.д. Последние умеют передавать полученные измерения на удаленные устройства. Основная особенность анемометров данного типа - их нужно направлять точно по направлению воздушного потока, в противном случае полученные данные будут ошибочны. Эту особенность многие считают недостатком, но вопрос довольно спорный, ведь обычно даже на открытом пространстве легко определить направление ветра.
Чашечный
Чашечные анемометры - самый старый тип. Конструктивно состоит из четырех полусфер (чашек), которые закреплены на спицах, которые в свою очередь закреплены на вертикальном роторе. Принцип действия прибора прост: когда дует ветер, давление воздуха заставляет чаши двигаться и они вращают ротор. Скорость ветра подсчитывается исходя из количества оборотов ротора за единицу времени, чем больше, тем сильнее ветер. Современные, усовершенствованные устройства, позволяют определять не только скорость, но ещё и направление ветра. Вращение ротора может передаваться либо на механический счетчик, либо на тахогенератор, который передает сигнал на вольтметр. Последние являются современным типом, их плюс в том, что данные они выводят моментально и автоматически, не нужно ничего считать.
Но у этого типа есть недостатки, которые ограничивают сферу его применения. Во-первых, это более массивные анемометры, чем все остальные типы. Здесь вы не встретите легкие ручные модели, как раз наоборот, обычно это громоздкие устройства, которые требуют установки. Во-вторых, у них есть инертность и момент старта (трогания), то есть, легкий порыв ветра может вообще не сдвинуть чаши или сдвинуть их незначительно. А этого будет недостаточно для полноценного измерения. Если же ветер внезапно прекращается, то чащи по инерции будут вращаться какое-то время. Погрешность у чашечных анемометров около 3-4%. Зато они могут измерять самый сильный ветер, поэтому часто используются на метеостанциях, башенных кранах и т.д.
Тепловой
Их могут называть термоанемометрами из-за принципа их действия и конструкции, которая сложнее, чем у предыдущих типов. Принцип действия основан на том, что нагретое тело увеличивает свои теплопотери при увеличении скорости газа, который его обдувает, при условии, что он более холодный. У теплового анемометра есть нить накаливания, которая нагревается до определенной температуры, сопротивление которой меняется в зависимости от обдува. Как известно, изменение сопротивление влияет на токопроводящую способность, что как раз и измеряется датчиком. В целом это компактные устройства, вот только сами по себе они используются далеко не всегда.
Основная причина в том, что скорость охлаждения нити зависит не только от скорости воздуха, но ещё и от его влажности и плотности. То есть, в чистом виде, без дополнительных данных (хотя бы о влажности) тепловой анемометр может показывать результаты с приличной погрешностью. Кроме того, у таких анемометров невысокая надежность и прочность из-за того, что проволока, которая выступает нагревательным элементом, очень тонкая. Также она подвержена окислению и загрязнению, что влияет на точность измерений. Но есть и плюсы, в частности, тепловые анемометры безынерционные, могут работать с газами низкого давления при соответствующей калибровке. Кстати, они устанавливаются а автомобиле, где замеряют расход воздуха, который поступает в двигатель внутреннего сгорания.
Ультразвуковой
У таких анемометров принцип действия основан на измерении скорости звука, которая меняется в зависимости от движения воздуха. Проще говоря, по направлению ветра звук будет распространяться быстрее, чем против. Конечно, здесь используются не обычные звуки, а ультразвук, а число сенсоров, которые посылают и улавливают сигналы, четное. Количество пар может быть от двух до трех, одной пары будет недостаточно, так как точность показаний будет очень низкой. Скорость распространения звука зависит также и от температуры газовой среды, поэтому ультразвуковой анемометр обычно оснащён и термометр, который собирает данные о температуре. И уже на основе их делаются поправки.
Чаще всего ультразвуковой анемометр это многофункциональное устройство, которое может замерять и другие параметры: давление, влажность, температуру. Конечно, всё это сказывается на стоимости, да и компактным этот вид не назовешь. Зато они отличаются высокой надежностью, точными измерениями и долгим сроком службы - фактически в них нечему ломаться. Относительно стоимости стоит заметить, что здесь выпускаются приборы разной точности, как мы упоминали выше, это зависит от количества пар сенсоров (излучателя и микрофона).
Это основные виды анемометров, которые используются сегодня. Если речь идёт про компактное переносное устройство, то здесь выбирают крыльчатые или тепловые, остальные относятся к стационарным. Можно упомянуть и лазерные анемометры, принцип действия которых основан на эффекте Доплера. Но используются они ограничено, так как их нужно калибровать, должно быть определенное расстояние между датчиками и другие нюансы. Их можно встретить в лабораториях, аэродинамических трубах и других сферах, где важна высокая точность измерений.
Параметры анемометров
Мы рассказали про все виды анемометров, теперь поговорим про их параметры, на которые нужно смотреть при выборе прибора. Их не так уж и много, поэтому и обратить внимание нужно на все. Повторимся, сперва нужно выбрать тип анемометра, а уже потом смотреть на конкретные характеристики, которые определяют исходя из задач.
Диапазон измерений указывает на скорость воздушного потока (ветра) которую можно измерить. Например, для обычных систем кондиционирования достаточно максимума в десять метров в секунду, а вот для крупных систем вентиляции потребуется 15-20 м/с. На метеорологических станция требуется куда больший диапазон, в общем, здесь нужно исходить из конкретных задач.
Вторая характеристика - точность измерений, то есть, уровень погрешности. Если не рассматривать анемометры исключительной точности, которые используются в лабораториях или аэродинамических трубах для ответственных испытаний, то этот показатель обычно от 1,5-2 до 5-6%. И здесь нужно исходить из сферы эксплуатации, в некоторых погрешность в 5% ничего не значит, в других нужна более высокая точность. На предприятиях чаще всего устанавливают анемометры с высокой точностью, так как это требуется для нормального контроля и управления системами вентиляции.
Многие анемометры позволяют измерять и температуру воздуха и это не только те типы, где это необходимо для точного измерения скорости ветра. Тут имеет смысл обратить внимание на диапазон температур, конечно, если это вам важно. Некоторые могут работать в широком диапазоне, от отрицательных, вроде -20, до +50. Это можно отнести и к условиям эксплуатации, некоторые модели не могут работать на холодном воздухе.
Это основные параметры, но есть и дополнительные. Например, современные приборы могут обладать памятью, они умеют записывать показание. Вывод информации также может быть разным, но если говорить про компактные и переносные приборы, то здесь чаще всего используется жидкокристаллический дисплей. Обратите внимание и на тип питания, некоторые приборы питаются от батареек, некоторые от аккумуляторов. Защита от пыли и влаги требуется не всегда, но если анемометр будет установлен там, где воздух не отличается чистотой, стоит выбрать модель в высокой степенью защиты.
В целом, это все параметры, которые нужно учитывать при выборе анемометра в том случае, если его приходится покупать отдельно. Хотя это весьма специфичный прибор, который имеет узкую сферу применения, выпускается большое количество моделей с разными возможностями и для разных видов деятельности. Поэтому, зная, какие задачи нужно решать, подобрать подходящий будет не так уж и сложно.
