7 критериев чувствительности анемометра

Posted by   oratorslova Гончаров Сергей
05/10/2020

Если проанализировать перечень технических характеристик, на основании которых выбирают тот или иной крыльчатый анемометр, то в первую очередь обращают внимание на диапазон измерения, а именно верхнюю и нижнюю границу скорости ветра. Потом уже смотрят на точность, функционал, размеры, цену, торговую марку и т.д.

Поскольку именно такой подход определяет - подойдет ли та или иная модель для конкретных задач. Проще говоря к подбору приходят уже с готовыми цифрами - знают что потребуется.

7 факторов чувствительности анемометра

Но сегодня мы поговорим именно о нижней границе. Почему ? Да потому что именно от этой цифры, которая обычно составляет 0,1-0,3 м/с, зависит ряд важных моментов - не только измерительных функций, но и например качество изготовления прибора, что в свою очередь определяет доверие к тому или иному бренду. Если сделано криво, то малейшие дуновения ветерка или движения потока воздуха в помещении, обнаружить не удастся.

Вопрос в том, что анемометры это пожалуй почти единственные устройства, которые имеют движущиеся элементы, ну за исключением наверное контактных тахометров с переходниками - адаптерами, соприкасающимися с элементами вращения. Например люксметры получают данные от фотодатчика, пирометры - от инфракрасной линзы, а тепловизоры - от микроболометрической матрицы.

Поэтому практически все параметры зависят от особенностей изготовления и грамотной эксплуатации крыльчатого механизма.
Прежде чем все рассмотреть по пунктам, разберем, что же такое чувствительность.

Дадим свое собственное - простое и понятное определение: когда крыльчатка начинает делать первый оборот.

Может не совсем научно, зато понятно. Ведь первый шаг, он самый трудный... Водители знают, как сложно тронуть с места автомобиль. Не для человека (хотя если толкать самому из-за разряженного аккумулятора, можно это прочувствовать). А для двигателя, трансмиссии. Чтобы преодолеть трение колес об асфальт и сдвинуть с места массу в тонну весом, а то и больше. Затраты топлива максимальны. А вот когда авто уже разогналось и включена повышенная передача, все значительно проще.

Абсолютно такая же ситуация и с первым поворотом крыльчатки измерителя ветра. И чтобы этого добиться, должно совпасть несколько факторов. Причем это не праздный или теоретический интерес. От чувствительности может зависеть безопасность и жизнь людей.

  1. Момент инерции.

    Вспоминается фраза "сдвинуться с мертвой точки". Это именно то, о чем мы говорим. Чтобы вращение началось, необходимо приложить достаточное давление, создаваемое скоростью ветра на лопасти. Но это первый момент. Возьмем 2 термоанемометра. У одного в паспорте стоит нижний предел: 0,5 м/с, а у другого - 0,7 м/с. Откуда разница ? Это зависит от следующих моментов:

    • материал крыльчатки. Поэтому практически всегда она производится из легкого пластика;
    • сила трения. Определяется качеством производства касающихся друг о друга участков;
    • масса лопастного механизма. Тем выше, тем тяжелее преодолеть начальную инерцию;
    • вид подшипника - скольжения или качения. Первый вариант проще в изготовлении и дешевле. Это фактически ось, вращающаяся в слое смазки, как  ротор лабораторной центрифуги. Недостаток - при низкой температуре, масло загустевает и ветер должен изрядно постараться, чтобы крыльчатка "стартовала". Для шариковых подшипников острота этой проблемы значительно снижена - малая площадь пятна контакта, как и сила трения. Аналогия - сани с полозьями или телега на колесах.
  2. Дисбаланс.

    Иными словами - перекос или несоосность. В общем сделано так, когда руки растут из ... Даже в новых измерителях скорости ветра, иногда наблюдается заметная разбалансировка, что относится прежде всего к no name производителям, у которых цеха находятся чуть ли не в гараже. И по стоимости приборы в разы меньше. Прецизионная точность изготовления определяет и итоговую стоимость. Кроме того, нарушение при сборке резко сокращает длительность эксплуатации, поскольку центробежные усилия довольно быстро разобьют ось вращения. Конечно вибрация не такая большая, как в "трясущемся" лабораторном оборудовании: вибросите, анемометр трястись в руках не будет, но и достоверность показаний он не обеспечит.
    Любопытно, что указанные явления могут принести и пользу. А именно - свойство эксцентриситета успешно реализовано в рассеве или шейкере для стеклянной посуды, что позволяет в одном случае быстрее разделить сыпучие компоненты по фракциям, чем в ручном сите, а в другом - лабораторный встряхиватель перемешивает растворы и химические реактивы.

  3. Форма и наклон лопастей.
    Играют роль геометрические особенности: высота, толщина, угол наклона. Конструкторы должны спроектировать крыльчатку таким образом, чтобы воздух создавал максимальное давление. Можно привести пример измельчительного прибора для зерновой лаборатории: в мельнице для размола перед анализом влажности в сушильном шкафу или исследованием на инфракрасном анализаторе, скорость размола, фракционный состав и форма получившихся частиц зерна во многом зависит не только от числа оборотов в минуты, но и от геометрии ножей.
  4. Количество лепестков.

    В бытовых, портативных, карманных анемометрах как правило 6 лопастей. Но иногда бывает и 8 - обычно в профессиональных.

  5. Диаметр крыльчатки.
    С одной стороны, чем выше этот показатель, тем большее количество воздуха пройдет (увеличится давление на плоскости), но одновременно пропорционально возрастают весогабаритные величины и такую деталь сложнее заставить вращаться. Чудес с измерительном оборудовании не бывает. Как правило, тем больше диаметр, тем выше верхняя граница чувствительности, т.е. реакция будет более "грубая".
  6. Строгое расположение.
    Чтобы получить точный результат, ветер должен дуть параллельно оси вращения. Это уже зависит от строго следования методике замеров.
  7. Грязь.
    Если измеритель скорости ветра заказывается преимущественно для использования в уличных условиях, то проблема стоит менее остро. А если предстоит постоянный контроль расхода воздуха в отводящих воздуховодах вытяжных лабораторных шкафов, кухонных вытяжек, промышленных объектов, в воздухе в наличии немалое количество взвешенных микрочастичек пыли, сажи, прочих загрязнений, которые постепенно забивают подшипник и налипают на лепестки. Как следствие - трение растет, как и износ. Хуже того, если осаждение неравномерное, это приводит к нарушению балансировки, о чем мы писали выше.

АНАЛИЗАТОР GRAINSENSE

Недавнее