Аналитическое и технологическое оборудование

  Мы работаем в военное время  

Про термоанемометры – что это, особенности и советы

Posted by   Tech Text
16/03/2022

Все, что связано со словом "термо", ассоциируется у нас с нагревом. Или сохранением тепла. Термостат, термопаста, термобелье... К некоторым приборам тоже добавляют приставку термо и понятно, что это значит, что они приобретают дополнительные потребительские качества. На первый взгляд кажется, что они будут измерять температуру. Это только отчасти так. Хотя логика в этом ест и связь тоже.
И сегодня мы разберем подробно такие приборы как термо анемометры, но сначала определимся с терминологией. Иначе может быть мы совсем не те устройства будем рассматривать. И читателей введем в заблуждение !

Что такое термоанемометры

Существуют 2 противоположные точки зрения:

  1. Одни пишут, что это обычные анемометры, со встроенным термометром, которые измеряют одновременно температуру воздушного потока, проходящего через лопасти.
  2. Другие говорят, что это измерители скорости воздушного потока типа [горячая струна], где датчиком выступает нагретая до высокой температуры проволока.

Кто прав ? Обе стороны.

Догадываться и разбираться в причинах бесполезно. Кто-то один раз написал и потом все подхватили. И разбились на 2 лагеря. По сути трагического в этом ничего нет. Проблема только в терминологии. Правда, если клиент обращается в интернет магазин, чтобы купить анемометр, как раз его формулировка насчет потребностей должна быть очень точна – как правильно назвать интересующий его прибор. Это раз. А второе – это квалификация, опыт менеджера по продажам как эксперта, который должен досконально разобраться, что же именно хочет приобрести покупатель. Чтобы не было потом претензий, возвратов, негативных отзывов и прочих неприятностей.

Устройство и принцип действия

Как охладить блок двигателя внутреннего сгорания мотоцикла, малолитражного автомобиля с воздушным охлаждением или горячий кофе, который нужно успеть глотнуть перед работой, а времени в обрез ?

Самый простой выход – обдуть потоком более холодного воздуха. Ветер унесет с собой на молекулах тепло. Именно таким образом и измеряет скорость ветра термоаненометр. Крыльчатки в нем нет и это в некотором роде плюс, потому что любой движущий элемент это потенциальный источник неисправностей в будущем (подшипник износится, ось будет болтаться, грязь и пыль скопится и будет мешать провороту и т.д.). Также же в этой разновидности нет и чашечек в виде черпаков, как в инструментах для метеорологов. Как же тогда измерить поток воздуха - "поймать", захватить, сконцентрировать давление ветра на площади, чтобы потом преобразовать его в цифру м/с, км/ч, фут/мин и т.д. ?

Никак. Принцип работы совсем другой. Приставка термо в этом случае говорит о том, что воздушная скорость набегающего ветра изменяет температуру нити накала. Следовательно, можно вывести зависимость между температурой и скоростью ветра. Да, это косвенный метод измерения. Так и крыльчатка косвенный. Только в последнем случае сила ветра пропорциональна скорости вращения крыльчатого датчика анемометра.

Немного о конструктивных особенностях.

Сам чувствительный элемент находится на конце зонда. Он может быть телескопическим – выдвигаться до метра длины. Что это дает ? Решает 2 задачи:

  • позволяет дотянуться до высоких участков - например вытяжки, вентиляции, входа в воздуховод, подняв руку вверх;
  • “пробраться” в труднодоступные места – с узким сечением, куда не пройдет крыльчатка.

Впрочем сфера применения не ограничивается только помещениями. Хотя там эти устройства "правят бал" и почти незаменимы например при поиске микроутечек воздуха, сквозняков, пробивающихся из-под оконных рам, подоконников, неплотно установленных дверей и в принципе служат, в том числе для целей энергоаудита. Но с таким же успехом можно проводить замеры и на открытом пространстве.
Если присмотреться к сенсору, то будет заметен плоский датчик или в виде проволоки. Это нить накала.

Как работает

Через накальную проволочку (II на схеме) пропускается напряжение от источника питания. Термоанемометры это переносные устрйоства, поэтому в качестве таковых выступает несколько круглых батареек или одна Крона.

Пока ветер отсутствует, на дисплее показывается ноль, потому что прибор откалиброван таким образом, чтобы реагировать, начиная с нижнего предела чувствительности, составляющего в зависимости от модели в среднем от 0,3 м/с. Итак, сила тока не изменяется. Стабильная температура нити. Как только воздушный поток нарастает (подул ветерок - (I на схеме), нить начинает охлаждаться, сопротивление меняется, а значит и сила тока. То есть каждая доля градуса соответствует изменению тока в доли ампера.

Если ближе к радиоэлектронике.

Одно из решений - электрическая схема функционирует по принципу моста Уитсона (III на схеме), при которой включаются 2 ветви с резисторами, параллельно друг другу. Причем 3 из них - постоянные высокоточные, а четвертый: это переменный – терморезистор, на основе полупроводника, меняющий сопротивление в зависимости от температуры.
Кстати эта же схема дает еще один "бонус" – одновременно со скоростью ветра, измеряется и температура. Так что возвращаясь к началу нашего разговора насчет терминологии, прибор с горячей струной (тоже часто встречающееся название) в любом случае можно на 100 % назвать термоанемометром.

Так, что мы имеем одни плюсы ? Все идеально ?

2 основные проблемы

Пыль, грязь, окалина Высокая температура в сочетанием с кислородом воздуха, мельчайшими пылинками, неизбежно приводит к образованию нагара. Пусть даже это тончайший оксидный слой. Но этого достаточно, чтобы прибор начал грешить.
Дополнительный нагрев Солнце, другие мощные источники тепла, излучение от которых попадает на датчик, могут исказить его показания. И прибор покажет ветер там, где его нет. И будет "врать" на несколько м/с.

Но эти проблемы решаемые. По первому вопросу – нужно включать устройство, только когда требуется измерение, чтобы датчик ветра не был постоянно нагретым. Эта же мера позволит сэкономить и энергию источника питания.
По второму – еще проще. Выбрать такое место, где не воздействуют паразитные потоки тепла.