Анемометар

Анемометар — мерен инструмент за мерење на силата на ветерот и брзината на протокот на воздух. Улогата на анемометарот е да измери неколку или сите компоненти на векторот на ветерот. Идеалниот сензор за ветер треба да го мери најмалиот ветер и ветровите како ураган, да има линеарен излез и веднаш да реагира на турбулентни флуктуации. Во реалноста, мерните сензори не можат да реагираат на ветрови со мала моќност, ниту пак можат да издржат силни ветрови. Ветерот е хоризонтален проток на воздух што се јавува поради нееднаквоста на притисокот во Земјината атмосфера. Се одредува според брзината и насоката. Во метеорологијата, официјалната единица за брзина на ветерот е m/s, додека правецот се одредува со англиските кратенки на страните на светот (на пр. E, NE, SW). Мерењата на ветерот се вршат на височина од 10 метри над земјата со цел да се избегнат негативните ефекти од мешањето на ветерот на земјата предизвикани од различни фактори. Брзината најчесто се изразува во km/h, m/s или јазли (kt- англ. јазол).

Анемометар со лопатки од 1846 година, направен од Џон Томас Ромни Робинсон.

Ултразвучен анемометар.

Пресек на ласерски доплер анемометар.

Анемометар со загреана жица.

Видови анемометри

Анемометар со лопатки

Анемометарот со лопатки е најчесто користениот тип на анемометар. Овој вид анемометри се поевтини во споредба со другите видови и можат да бидат многу робусни. Тие се состојат од 3 или 4 лопатки кои се поставени вертикално на хоризонтални носачи. Хоризонталните потпори се поставени на заедничка осовина која ротира заедно со лопатките. Оската е поврзана со електричен претворач кој произведува електричен наизменичен излезен сигнал чиј напон и/или честота е пропорционален на брзината на ветерот. Друг начин за мерење на брзината на ветерот е преку оптички претворувач, така што се создаваат импулси секогаш кога ротирачкото коло го прекинува воздухот од светлина. Во случај да се создаваат импулси, просечната брзина на ветерот се пресметува врз основа на познавањето на бројот на импулси во одреден временски интервал.

Некои особини поврзани со овој вид на анемометар се точност од ± 4%, резолуција 0,1 m/s и опсег на мерење 1–75 m/s. Правецот на ветрот освен со страните на светот може да се прикаже и во облик на степени (З=270°, ЈЗ = 225° итн). Може да се одреди, на пример, со потенциометар. Напонот на побудување се доведува на потенциометар, а излезниот сигнал е аналоген напон правопропорционален на азимутскиот агол. Овие инструменти прикажуваат агол од 0° до 360° со точност од ± 5° и резолуција од 1°.

Ултразвучен анемометар

„Ултразвучниот анемометар“ користи ултразвучни бранови за мерење на брзината и насоката на ветерот. Брзината на ветерот се одредува со мерење на времето потребно за ултразвучниот импулс да го помине патот помеѓу фиксниот предавател и фиксниот приемник. Брзината на ветрот ќе ја зголеми или намали брзината на звукот, во зависност од насоката во која дува ветрот. Се одредува компонентата за брзина на ветерот на таа патека. Тие се многу погодни за мерење на турбуленции. Бидејќи немаат подвижни делови, тие се погодни за долготрајна употреба во оддалечени автоматизирани станици и каде што на точноста и доверливоста на традиционалните анемометри со лопатки влијае солениот воздух или големите количини прашина. Некои од недостатоците се нивната висока цена и губење на сигналот при силен дожд или снег.

Ласерски доплер анемометар

„Ласерскиот доплер анемометар“ се користи за мерење на насоката и брзината на флуидот (ветрот). Овие анемометри работат на начелото на вкрстување на два зраци монохроматска, кохерентна светлина од ласер. Ласерскиот зрак најпрво се дели на два зраци со еднаков интензитет. Зраците потоа се насочуваат во оптичките влакна кои ги водат до оптиката на сондата. Фокусното растојание на леќата на сондата ја одредува големината и положбата на која се сечат двата зраци. Се користи оптика за доведување на двата ласерски зраци до мерната точка каде што се сечат. Мерниот периметар создаден од пресекот на овие два зраци има облик на елипсоид. Онаму каде што зраците се сечат, се образуваат светлосни рамнини со висок интензитет, а меѓу нив, рамнини со низок интензитет кои се нормални на рамнината на ласерскиот зрак. Просторот помеѓу рамнините е одреден од поставените оптички фактори, односно брановата должина на оптичката светлина и аголот помеѓу воздухот.

Анемометар со загреана жица

Анемометарот со загреана жица ја мери брзината на ветрот така што ја набљудува дисипацијата на топлина поради движењето на воздухот. Главниот дел од овие сетилници е загреаната жица, која го менува отпорот поради дисипација на топлина, што зависи од брзината на ветерот на која е изложена жицата. Жицата се загрева поради поминување на струја. Ако се претпостави дека жицата е во температурна рамнотежа со околината, тогаш потребната енергија за загревање на жицата е еднаква на енергијата изгубена поради дисипација на топлина со конвекција. Поради големата брзина на одѕив, анемометрите со загреана жица најчесто се користат за мерење на турбулентни струења. Исто така се користат и за мерење на сите брзи промени во флуктуациите. Наместо загреана жица често се користи и метален филм.

Кај анемометрите со загреана жица, жицата е прицврстена на 2 држачи со мали димензии за да не се влијае значително на брзината на проток на местото каде што е поставен анемометарот. Жицата обично е направена од платина бидејќи е добро отпорна на оксидација и има добар температурен коефициент (0,003/°C). Димензиите на жицата се 4-10 μm во пречник и 1 mm во должина. Поради нивните мали димензии, тие се кревки и затоа се погодни само за мерење на протокот на чисти гасови. За загадени гасови и течности, се користи платинест филм премачкан на кварцна или керамичка подлога.

Питоов анемометар

Питоовиот анемометар се користи за прецизно мерење на диференцијалниот притисок, но и за мерење на брзината на протокот на воздухот и гасовите. Овој анемометар првенствено се користи за мерење на многу високи брзини на воздухот.