Что такое анемометр, где и для чего они применяются.
Необходимость определять силу и направление ветра люди осознавали во все времена. С этой целью изобретались различные приспособления и устройства. Сегодня они известны под общим названием анемометры ― приборы, предназначенные для измерения характеристик воздушного потока. Разные виды этих измерителей применяются во многих сферах жизни ― на производстве и в быту. Без них не обойтись в метеорологии, авиационной и морской навигации, высотном строительстве и т.п. Для большинства из нас особенно понятна роль анемометров в контроле систем вентиляции и кондиционирования. Ведь от состояния воздуховодов зависит качество воздуха в квартире и офисе, в школьном классе и в цеху. А выявление дефектов в установке дверей и окон избавляет от проблем со сквозняками.
Как устроены анемометры
Необходимость проводить измерения в различных условиях породила разные виды устройств: механические, тепловые, лазерные, ультразвуковые. Они отличаются по способу действия, форме и размерам. Могут использоваться в открытом пространстве, в замкнутых воздуховодах, на вентиляционных решетках и т.п. Поэтому условно можно обозначить только их основные части:
- принимающая (датчик) ― один или нескольких элементов, которые реагируют на движение воздуха;
- счетная (механический или электронный механизм) ― фиксирует изменения и преобразует их в доступную для восприятия форму;
- информирующая (шкала, дисплей, экран мобильного гаджета) ― отражает результаты измерений.
Как работает анемометр
Принцип действия анемометров в первую очередь зависит от типа датчика. Многие измерители могут определять не только скорость воздушного потока, но его объем и температуру. Поэтому лучше всего рассмотреть работу этих устройств на примере самых востребованных и популярных видов. Многое из них доступны в использовании не только профессионалам.
Чашечные анемометры
Это устройства механического типа с простой и надежной конструкцией. Их принимающий блок состоит из 3–4 полусфер (чаш), расположенных на крестообразном роторе, который вращается на вертикальной оси. Поток воздуха, подхваченный чашами, приводит в движение ротор. А закрепленный на оси счетный механизм переводит частоту оборотов в единицы скорости. Точность таких измерений относительно невысока, но при замерах больших потоков погрешность порядка 5 % допустима. Важно, что чашечная конструкция может измерять ветер любого направления и устойчива к резким интенсивным порывам, поэтому до сих пор незаменима на метеостанциях и башенных кранах.
Крыльчатые анемометры
Эти измерители тоже относятся к механическому типу и по принципу действия схожи с чашечными. Но они намного компактнее, легче и гораздо более чувствительны. Легкий вентилятор-крыльчатка реагирует на малейшие колебания воздуха и способен зафиксировать скорость потока от 0,3 м/сек.
При этом благодаря меньшей силе трения такой датчик обеспечивает более точные измерения, чем чашечная конструкция. Поэтому их часто используют для проверки воздуховодов или выявления источника сквозняков в помещении. При этом можно определять объем и температуру воздушных потоков.
Крыльчатые анемометры могут иметь комбинированную конструкцию, когда датчик встроен в корпус прибора (например, testo 410-1). Такие устройства удобны для быстрых замеров на выходных отверстиях (решетка вентиляции, оконные створки и т.п.).
Анемометр с крыльчаткой Testo 410-1
- Диапазон измерений (сенсор NTC) -10 ... +50°C
- Погрешность (сенсор NTC) ±0,5°C
- Измерение скорости воздуха 0,4 ... 20 м/с
- Погрешность при измерении скорости воздуха ±(0,2 м/с + 2 % от изм. знач.)
Для измерений воздуха в труднодоступных местах хорошо приспособлены приборы с выносной крыльчаткой (testo 417-2). Как правило, она больше в диаметре, а с блоком управления ее связывает довольно длинный кабель.
Анемометр Testo 417-2
- Рабочая температура 0 ... +50°C
- Измерение скорости воздуха 0 ... 20 м/с
- Функции HOLD / Auto и HOLD
- Автономное время работы 50 ч
Самые компактные анемометры представляют собой смарт-зонд со встроенной крыльчаткой (например, testo 410 i). Управляются они через смартфон или планшет. Специальное мобильное приложение позволяет просматривать результаты, производить расчеты, архивировать данные и т.д.
Смарт-зонд Testo 410 i
- Диапазон измерений (сенсор NTC) -20 ... +60°C
- Погрешность (сенсор NTC) ±0,5°C
- Измерение скорости воздуха 0,4 ... 30 м/с
- Погрешность при измерении скорости воздуха ±(0,2 м/с + 2 % от изм. знач.)
При использовании крыльчатых анемометров важно, чтобы датчик был установлен по направлению воздушного потока. В условиях турбулентности на диффузорах можно использовать специальные воронки (см. testo 417), которые выпрямляют вихревое движение, повышая точность измерений. При этом направление потока отображается на дисплее.
Анемометр Testo 417 Комплект-2
- Рабочая температура 0 ... +50°C
- Функция Hold
- Вывод значений min/max
- Измерение скорости воздуха 0,3 ... 20 м/с
Термоанемометры
Это устройства теплового типа, где роль датчика выполняет тонкая вольфрамовая нить. По интенсивности ее нагрева и охлаждения определяют скорость воздушного потока: охлаждаемый воздухом датчик меняет свое сопротивление, а прибор преобразует изменение тока в значение температуры.
В отличие от крыльчатки, термоструна не зависит от пространственного положения и может измерять вихревые потоки. Крошечный датчик легко проходит даже в небольшие отверстия, а телескопическая рукоятка, удлиняемая до 30–40 см, позволяет установить сенсор на нужном расстоянии.
Конструктивно можно выделить два вида термоанемометров: смарт-зонды, управляемые через мобильный гаджет, и суперкомпактные модели стик-класса (от англ. stick ― палка).
Смарт-зонд Testo 405 i2
- Диапазон измерений (сенсор NTC) -20 ... +60°C
- Погрешность (сенсор NTC) ±0,5°C
- Измерение скорости воздуха 0 ... 30 м/с
- Погрешность при измерении скорости воздуха ±(0,2 м/с + 5 % от изм. знач.)
Первый вариант (например, testo 405 i) обеспечивает максимальную мобильность и функциональность, возможность дистанционного управления, просмотр показателей в удобном формате смартфона или планшета.
Анемометры стик-класса (например, testo 405) представляют собой комбинированный измеритель с вытянутым телескопическим зондом и поворотным дисплеем. Такая форма особенно удобна для проверки высоко расположенных воздуховодов, окон и т.п.
Сенсор термоанемометров чувствителен к копоти и пыли и очень хрупкий. Поэтому по окончании измерений его необходимо сразу закрывать специальным колпачком.
Термоанемометр стик-класса Testo 405
- Диапазон измерений (сенсор NTC) -20 ... +50°C
- Погрешность (сенсор NTC) ±0,5°C
- Измерение скорости воздуха 0 ... 10 м/с
- Погрешность при измерении скорости воздуха ±(0,2 м/с + 5 % от изм. знач.)
Дополнительный функционал
Кроме определения скорости воздушных потоков, крыльчатые и тепловые анемометры могут измерять температуру и высчитывать объемный расход воздуха. Точную обработку данных в современных приборах обеспечивает электроника с целым набором опций:
- встроенная память для фиксации результатов;
- сравнение показателей по всем точкам замера с выявлением min и max значений;
- автоматический расчет объемного расхода с учетом параметров воздуховода;
- возможность передачи данных на компьютер;
- подсветка дисплея.
Как пользоваться анемометром
В быту с помощью анемометра чаще всего решают две задачи: проверяют систему вентиляции и выявляют нарушения в герметичности окон и дверей.
Проверка вентиляции
Дома для этой цели можно использовать карманный анемометр со встроенной крыльчаткой. Например, Testo 410-1. Он идеально подходит для быстрых замеров на выходах воздуховодов. Порядок действий такой:
- Включаем прибор и через кнопку Mode выходим в режим измерений.
- Затем можно просто приложить датчик к вентиляционной решетке либо ввести прибор в открытый канал. В этом случае важно удерживать сенсор ближе к середине воздуховода, навстречу исходящему потоку. Подсветка поможет увидеть показания в темноте: сверху на дисплее появится значение скорости, снизу ― температура воздуха. Кнопкой Mode фиксируем полученные результаты (на экране появится надпись Hold).
- Для большей точности стоит сделать несколько замеров, сохраняя показатели. Итоговое нажатие кнопки Mode выведет на экран результат автоматического расчета средних значений температуры и скорости. Это покажет, насколько выход воздуха в данном месте соответствует норме. Например, для ванной комнаты достаточно 0,4 м/с. Если скорость меньше, значит, вентиляционный канал загрязнен или поврежден.
Поиск источника сквозняка
Найти в створах окна источник опасного для здоровья сквозного потока проще всего с помощью термоанемометра стик-класса. Например, Testo 405.
У этого прибора всего одна кнопка управления, дисплей поворачивается на 180°, а телескопическая трубка вытягивается до 30 см, что позволяет легко проверить окна по всей площади примыкания.
Для этого поворачиваем защитный колпачок и открываем тепловой датчик, который при малейшем движении меняет показания на дисплее. Прикладываем его к разным местам оконной конструкции (соединения створ, область примыкания к раме, около петель и т.д.) и фиксируем значения. Их сравнение покажет место некачественной герметизации.
Заключение
Современные технологии расширили возможности анемометров. Измерения становятся все более точными, а расчеты автоматизируются. Компактные и легкие приборы стали доступны разным категориям пользователей. Главное, чтобы анемометр отвечал всем требованиям измерительного устройства.