Anemometar

Anemometar je merni instrument za merenje jačine vetra i brzinu strujanja vazduha. Uloga anemometra je merenje nekoliko ili svih komponenata vektora vetra. Idealni merni davač (senzora) vetra bi trebalo da reaguje na najmanji povetarac i vetrove poput uragana, ima linearni izlaz i trenutno reaguje na turbulentne fluktuacije. U stvarnosti merni davači ne mogu da reaguju na vetrove male snage, a ni da izdrži jake vetrove. Vetar je horizontalno strujanje vazduha koje nastaje zbog nejednakosti pritiska u zemljinoj atmosferi. Određen je brzinom i smerom. U meteorologiji službena jedinica za brzinu vetra je m / s, dok je smer određen engleskim skraćenicama strana sveta (npr . E, SI, JZ). Merenje vetra vrši se na visini od 10 metara iznad tla kako bi se izbegli negativni uticaji od mešanja vetra pri samom tlu uzrokovani raznim faktorima. Brzina se izražava najčešće u km/h, m / s ili čvorovima (kt - engl. knot).

Anemometar sa lopaticama iz 1846, koji je izradio Džon Tomas Romni Robinson.

Ultrazvučni anemometar.

Presek kroz laser doppler anemometar.

Anemometar sa ugrejanom žicom.

Vrste anemometara

Anemometar sa lopaticama

Anemometar sa lopaticama je najčešće upotrebljavana vrsta anemometra. Jeftiniji su u odnosu na druge vrste anemometara i mogu biti vrlo robusni. Sastoje se od 3 ili 4 lopatice koje su smeštene vertikalno na horizontalne nosače. Horizontalni nosači smešteni su na zajedničku osovinu koja se okreće zajedno sa lopaticama. Osovina je spojena na električni pretvarač koji proizvodi električni izlazni naizmenični signal čiji napon i/ili frekvencija je proporcionalna brzini vetra. Još jedan od načina merenja brzine vetra je preko optičkog pretvarača tako da se stvaraju impuls i svaki put kad rotirajući krug prekine vazduhu svetlosti. U slučaju da se stvaraju impulsi, srednja brzina vetra izračuna se na osnovu poznavanja broja impulsa u određenom vremenskom intervalu.

Neke svojstvene vrednosti vezane uz ovu vrstu anemometra su tačnost od ± 4%, rezolucija 0,1 m / s, te merni opseg 1-75 m / s Pravac vetra se osim stranama sveta može prikazati i u obliku stepeni (V = 270°, SV = 225° itd). Može se odrediti npr potenciometrom. Napon uzbude se dovede na potenciometar, a izlazni signal je analogni napon direktno proporcionalan ugao u azimuta. Ovi instrumenti prikazuju ugao od 0° do 360° s tačnošću od ± 5° i rezolucijom od 1°.

Ultrazvučni anemometar

'Ultrazvučni anemometar' koristi ultrazvučne talase za merenje brzine i smera vetra. Brzina vetra određuje se tako da se meri vreme koje je potrebno ultrazvučnom impulsu da prođe put između fiksnog odašiljača i prijemnika fiksnog. Brzina vetra će povećati ili smanjiti brzinu zvuka zavisno o tome u kom pravcu vetar duva. Određuje se komponenta brzine vetra na tom putu. Veoma su prikladni za merenje turbulencija. Kako nemaju pokretne delove pogodni su za dugoročnu upotrebu u udaljenim automatizovanim stanicama i tamo gde na tačnost i pouzdanost tradicionalnih anemometara sa lopaticama utiče slani vazduh ili velike količine prašine. Neki od nedostataka su im skupoća i gubitak signala za vreme jake kiše ili snega.

Laser dopler anemometar

'Laser dopler anemometar' služi za merenje smera i brzine fluida (vetra). Ovi anemometri rade na načelu ukrštanja dva zraka monohromatskog, koherentnog svetla iz lasera. Laserski zrak se najpre podeli u dva zraka jednakog intenziteta. Zatim su zraci usmereni u optička vlakna koja ih dovode do optike sonde. Žižna daljina sočivo sonde određuje veličinu i poziciju na kojemu se ukrštaju ta dva zraka. Optika se koristi da bi se dva laserska zrakA dovele u tačku za merenje gde se one ukrštaju. Merni obim koji nastaje ukrštanjem ta dva zraka ima oblik elipsoida. Tamo gde se zraci ukrštaju nastaju ravnine visokog intenziteta svetlosti i između njih ravnine niskog intenziteta koje su okomite na ravninu laserske zrake. Prostor između ravnina je određen postavljenim optičkim faktorima, odnosno talasnom dužinom optičkog svetla i uglom između vazduha.

Anemometar sa ugrejanom žicom

Anemometar sa ugrejanom žicom meri brzinu vetra tako da opaža odvođenje toplote zbog gibanja vazduha. Glavni deo ovih senzora je ugrejana žica kojoj se menja otpor zbog odvođenja toplote koja je u zavisnosti od brzine vetra kojemu je žica izložena. Žica se greje zbog prolaska električne struje. Ako se pretpostavi da je žica u temperaturnoj ravnoteži sa okolinom, tada je energija potrebna da bi se ugrejala žica jednaka energiji koja se gubi zbog odvođenja toplote konvekcijom. Anemometri sa ugrejanom žicom zbog svoje velike brzine odziva najčešće se koriste za merenje turbulentnih strujanja. Takođe se koriste za merenje svih brzih promena fluktuacija. Umesto ugrejane žice često se koristi i metalni film.

Kod anemometara sa ugrejanom žicom, žica je pričvršćena za 2 držača malih dimenzija kako ne bi znatnije uticali na brzinu strujanja na mestu na kojem je postavljen anemometar. Žica je najčešće izrađena od platine jer je dobro otporna na oksidaciju i ima dobar temperaturni koeficijent (0,003 / °C). Dimenzije žice su 4-10 μm u prečniku i 1 mm u dužinu. Zbog svojih malih dimenzija su krhke i zbog toga pogodne samo za merenje strujanja čistih plinova. Za zagađene gasove i fluide koristi se platinasti film koji je premazan na kvarcnu ili keramičku podlogu.

Pitotov anemometar

'Pitotov anemometar' služi za tačno merenje diferencijalnog pritiska, ali i za merenje brzine strujanja vazduha i gasova. Ovaj anemometar služi pre svega za merenje vrlo visokih brzina vazduha.