Совет 1: Что такое анемометр

Анемометр - это прибор, применяемый в метеорологии для измерения скорости ветра. При этом механизмы действия различных типов этого прибора заметно различаются между собой.

Чашечный анемометр


Чашечный анемометр представляет собой самый древний и самый простой прибор этой категории. Он состоит из четырех емкостей конусообразной или полукруглой формы, которые, будучи закрепленными на спицах, образовывают своего рода пропеллер, вращаемый ветром в вертикальной плоскости. Именно это вращение, а точнее, его скорость, служили основанием для измерения показаний этого типа анемометра. Такая конструкция прибора была изобретена в 1846 году инженером Джоном Робинсоном, однако впоследствии она была усовершенствована.

Так, канадский ученый Джон Паттерсон в 1926 году предложил убрать одну чашку, сделав анемометр трехлопастным, а физики Бреворт и Джойнер улучшили точность измерений, выдаваемую прибором, благодаря чему погрешность, получаемая при измерениях современными чашечными анемометрами, обыкновенно не превышает 3%. Сегодня анемометры наиболее часто применяются при проведении высотных строительных работ, например, устанавливаются на грузовые краны, что позволяет вовремя определить значительное усиление ветра и предупредить негативные последствия этого атмосферного явления.

Тепловой анемометр


Принцип действия теплового анемометра основывается на наличии в составе этого прибора нити накаливания, которая нагревается до определенной температуры. При этом воздушный поток, который фактически и представляет собой ветер, согласно законам физики охлаждает нагретую нить. В свою очередь, степень этого охлаждения и является основой показаний теплового анемометра. В настоящее время основной сферой применения тепловых анемометров является автомобилестроение.

Ультразвуковой анемометр


Работа ультразвукового анемометра базируется на том, что направление и сила ветра способны изменять скорость звука в воздушной среде. При этом в зависимости от сложности конструкции датчики, установленные в этом приборе, позволяют измерять различные свойства воздушного потока. Так, наиболее простые ультразвуковые анемометры, которые принято называть двумерными, позволяют установить только скорость и направление ветра. А более сложные модели могут предоставлять возможность измерения таких параметров, как влажность воздушного потока, его температура и другие. Ультразвуковые приборы обыкновенно устанавливают на различных промышленных объектах, например на заводах и в шахтах.

Ультразвуковые анемометры, как и другие типы этих и других измерительных приборов, на территории Российской Федерации представляют собой товары, подлежащие обязательной сертификации.

Совет 2: Как сделать измеритель

Анемометр – это прибор, который измеряет скорость ветра. Если для исследований вам необходим такой прибор, не обязательно покупать его в магазине – вы можете сделать его самостоятельно из подручных материалов, а затем считывать показатели анемометра с помощью компьютера через USB-интерфейс. Для сборки простого измерителя вам потребуются материалы, которые можно найти в каждом доме.
Инструкция
1
Подготовьте компоненты для измерителя – два мячика для пинг-понга, кусок оргстекла, шариковую компьютерную мышь, 3 см медной проволоки с сечением 2,5 мм, стержень от шариковой ручки, клипсу для кабеля, полый латунный бочонок и пластиковую палочку от чупа-чупса.
2
Возьмите латунный бочонок и припаяйте к нему три куска медной проволоки по 1 см. Каждую проволоку припаяйте к бочонку под углом 120 градусов. Пластиковую трубочку от чупа-чупса разрежьте на три части по 2 см каждая, а затем разрежьте пополам оба шарика для настольного тенниса.
3
Половинки шариков прикрепите с помощью прочного клея к кусочкам трубочки от чупа-чупса. Дополнительно вы можете укрепить конструкцию маленькими шурупами.
4
Наденьте трубочки с половинками шариков на проволоки, которые вы припаяли к латунному бочонку. Чтобы конструкция не рассыпалась, закрепите ее клеем.
5
Теперь возьмите металлический стержень от шариковой ручки и вставьте в его нижнюю часть энкодер от компьютерной мыши. Установите стержень в подшипник, чтобы он свободно крутился и не выпадал из конструкции.
6
Укрепить конструкцию можно с помощью нескольких капель припоя. Преимущество энкодера в сборке измерителя перед другими двигателями – в его высокой точности при передаче данных.
7
После того как основная часть из стержня и энкодера будет соединена с крыльчаткой из шариков и трубок, которую вы собрали выше, испытайте и откалибруйте ваш измеритель, соотнося его результаты с результатами работы лабораторного анемометра.
Видео по теме

Совет 3: Как найти скорость воздуха

Скорость перемещения воздушного потока, например ветра, измеряют при помощи анемометров. Наиболее удобен электрический анемометр, состоящий из генератора, приводимого в движение ветром, и вольтметра.
Вам понадобится
  • - низковольтный коллекторный электродвигатель;
  • - провода;
  • - вольтметр;
  • - стабилитрон;
  • - паяльник;
  • - отвертки;
  • - L-образный кронштейн;
  • - автомобиль;
  • - компьютер с выходом в интернет.
Инструкция
1
Начните изготовление анемометра с подбора генератора. В качестве такового используйте коллекторный электродвигатель с постоянными магнитами на статоре. Он должен быть рассчитан на напряжение в несколько вольт. Лучше, если оба его подшипника будут стальными, а не полистироловыми - такие двигатели долговечнее.
2
На вал двигателя насадите легкий диск диаметром порядка 30 см. На него нанесите рисунок в форме буквы Y, все три угла которой одинаковы и равны 120 градусам. В в каждом из мест пересечения линий этой буквы с границей диска расположите по пластмассовому стаканчику. Все они должны быть направлены в одну сторону. Тогда диск будет вращаться всегда в одинаковом направлении, независимо от того, куда дует ветер.
3
Сам двигатель закрепите на L-образном кронштейне длиной и высотой в полметра - так его удобнее крепить, например, на стенке школьной метеостанции. Подключите его к вольтметру постоянного тока. Выставьте прибор на улицу, чтобы его раскрутил ветер, после чего опытным путем подберите полярность подключения вольтметра. Последний должен быть переключен на диапазон, верхняя граница которого несколько больше рабочего напряжения двигателя. Выпрямитель не нужен - коллекторно-щеточный узел двигателя сам обладает выпрямительными свойствами. Вольтметр должен обязательно быть оборудован защитой от напряжения самоиндукции. Если таковой нет, поможет включенный параллельно ему в обратной полярности 20-вольтовый стабилитрон.
4
Градуировку анемометра можно производить двумя способами. Первый из них предполагает использование автомобиля с багажником на крыше. Установите на него анемометр, а затем в полный штиль попросите опытного водителя сделать несколько контрольных заездов со скоростями от 10 до 100 километров в час по прямой. Составьте градуировочную таблицу (или градуировочный график) соответствия напряжений скоростям. Для градуировки по второму способу просто записывайте показания анемометра каждый день и сопоставляйте их с данными о скорости ветра в вашей местности с метеослужбы. Учтите, что автомобильный спидометр показывает скорость в километрах в час, а метеорологи чаще указывают скорость ветра в метрах в секунду (1 метр в секунду равен 3,6 километра в час).
Источники:
  • Анемометры — разработчики и изготовители
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500