Про чашкові анемометри

При виборі відповідного за вартістю та функціоналом портативного приладу для вимірювання сили вітру або оцінки руху повітряних потоків усередині приміщення, самі популярними, затребуваними, причому обґрунтовано є крильчасті анемометри, і набагато рідше з так званою гарячою струною.
Але історично, а зокрема в метеорології і сьогодні, використовуються так звані чашкові анемометри, які також служать для визначення швидкостей повітряних та газових потоків.

Чому чашкові анемометри ?

Насамперед із приводу загальних рис у порівнянні з крильчастими.

  1. По-перше, цей різновид вітромірів теж заснований на обертальному принципі, тобто частота обертання чашкового рушія пропорційна силі вітру.
  2. По-друге, ми помічаємо тут черпачки. Теж дуже схоже на загнуті лопаті крильчатки. Черпачки схожі на чашки, тому така назва цього виду вимірників вітру.

Тобто, як бачимо, однакового тут досить багато. Але якщо існують і чашкові та крильчасті прилади, значить кожен із них має якісь риси, яких немає у його "конкурента" по уловлюванню вітряних потоків?
Так і є.

І найголовніша перевага виходить із форми чашок. Це півсфери, що захоплюють максимально великий обсяг повітря, а значить похибка при вимірюваннях буде набагато меншою. Тому чашкові анемометри використовуються в основному у професійних цілях. І як наслідок – їх не часто можна зустріти в інтернет-магазинах, орієнтованих в основному на масовий попит, що найчастіше і добре продається, а не лежить місяцями на складі.

Як влаштовані

Приймач вітру
Це лопаті, на кінці яких розміщені чашки. Вітер чинить на них тиск. Насправді ми говоримо про парусність, тобто чим більше площа контакту повітряних потоків із чашками, тим краще. А півсфера з погляду математики у цій частині це ідеальна форма.
Сам рушій насаджений на вісь обертання. До неї вимог не так багато – щоб не було вібрації, биття, пригальмовування через підвищене тертя, зупинки, поштовхів.
А в цілому 2 перераховані елементи обертання повинні забезпечувати швидкий відгук на зміну швидкості вітру і як ми вже відзначили - максимальну точність.
Електронна схема або механічна конструкція (застаріла). Служить для перетворення та (або) передачі сигналу з чашкового датчика.
Пристрій відображення
Це може бути цифрова шкала, механічний циферблат. Тут показується швидкість вітру, і навіть інші показники, наприклад температура. На циферблатах може бути до трьох окремих шкал, щоб відображати тисячі, сотні та десятки.
Кріпильні елементи
Є не завжди, а притаманні стаціонарним анемометрам. Ручні ж цього не потребують, оскільки утримується в руці, переносяться з місця на місця. Це дозволяє оперативно підлаштовуватися під напрямок потоку повітря.

Тепер зрозумілим є принцип дії. Повітряний (газовий) потік тисне на півсфери (зазвичай три штуки), і вони починаються обертатися на осі. Фіксується кількість обертів. Це можна зробити різними способами і не має принципового значення, як саме технічно буде реалізовано в анемометрі:

  • переривання світлового чи лазерного променя;
  • герконний датчик, який спрацьовує, коли повз нього проходить магніт.

Дані миттєво відображаються на дисплеї, циферблаті, лічильнику або іншому пристрої.
Ми вже сказали про підвищену точність, що зумовлено конструктивними особливостями. Але це забезпечується, якщо правильно розташувати вимірник вітру із чашками. На відміну від крильчатки, тут вісь обертання повинна бути не паралельною, а перпендикулярною до потоку вітру.

Критерії для вибору чашкових анемометрів

Вбудований або виносний блок чашок
У продажу зустрічаються ті й інші моделі. З одного боку з вбудованим датчиком вітру, прилад компактніший і простіший у використанні. Не потрібні жодні кабелі, роз'єми. Це все традиційні "слабкі місця" з погляду поломок. Та й возити, зберігати такий пристрій простіше - нічого не загубиться.
З іншого боку, у чашкових анемометрів з виносними чашками на дроті є плюси. Датчик можна підняти, наприклад, вгору, де на висоті проходить повітропровід. У попередньому випадку ми б втратили з уваги дисплей і не побачили б показання. А тут же в одній руці тримаємо блок обертання і тягнемо руку, а сам модуль вимірювання з дисплеєм – у нас перед очима.
Діапазон
Виходьте із прогнозованих завдань. Можна купити вітроміри, розраховані на максимальну верхню межу 10-20 і навіть 50 м/с.
Як це визначити? Наприклад, якщо виміряти швидкість потоку повітря, у витяжці від кухні або лабораторії з примусовою вентиляцією, то вивчивши характеристики двигуна, можна з'ясувати максимальну швидкість потоку.
Чутливість
Йдеться про два показники. По-перше, це мінімальна швидкість вітряних потоків, коли чашковий блок починає обертатися. Зазвичай це десяті частки м/с. А друге це крок або роздільна здатність, що дозволяє відрізнити малі коливання вітру. Що мається на увазі ?

Припустимо, що за той самий період часу один анемометр розрізняє, що швидкість вітру змінилася з 25 до 26 м/с, а на іншому за той же період на дисплеї цифри будуть змінюватися так: 25-25,1-25,2 і т.д. до 25,9-26 м/с. Зрозуміло, що перший грубіший (крок 1 м/с), а ось другий анемометр якраз і здатний вловити дрібні відхилення вітру (роздільність 0,1 м/с), правда і ціна його буде вищою, що обґрунтовано.
Додаткові функції
Про вимір температури ми вже сказали. Крім цього, як правило присутня опція вибору одиниць вимірювання: км/год, м/с, вузли, миль/год, фут/хв. Також може фіксуватися МАКС/МІН значення і останнє виміряне.

Де можуть застосовуватись ?

Ми відзначили метеорологів, але звісно ж не лише у них.

Будівництво Особливо на великих висотах, де працюють баштові крани та монтажники-висотники. Це питання безпеки для життя людей та обладнання
Спортивні змагання Для багатьох видів спорту досягнення не буде зараховано, якщо вітер вийде за нормативні значення. Це актуально для бігунів, вітрильного спорту, стрілянини, метання списа.
Також не буде зараховано рекорд гіперкара для книги рекорду Гіннеса, якщо вітер хоча б трохи перевищить гранично допустиме значення.
Сільське господарство При обробці площ отрутохімікатами, засобами захисту рослин (розпилення), вітер просто може віднести препарат в інший бік. Тим самим буде втрачено гроші і не досягнуто результату.