Jeśli jesteś zainteresowany aktualizacjami pogody & chcesz wiedzieć co mierzy prędkość wiatru to zrozumienie prędkości wiatru jest cenne. Prędkość wiatru określa, jak szybko nadejdzie burza i jak wpływa na tworzenie obszarów wysokiego i niskiego ciśnienia. Pomiar prędkości wiatru jest ważnym czynnikiem od pilotowania samolotu do prowadzenia aktywności sportowej na świeżym powietrzu.
Co mierzy prędkość wiatru?
Wiatr jest mierzony przy użyciu instrumentu zwanego anemometrem. Jednostką anemometru jest FPM lub stopy na minutę.
An anemometr ma pięć podstawowych typów. Anemometr mechaniczny, anemometr rurowy ciśnieniowy, anemometr termiczny, anemometr fal dźwiękowych i anemometr dopplerowski laserowy. Każdy typ ma swoje własne podkategorie wraz z zaletami i wadami, które sprawiają, że każdy typ jest idealny do pomiaru prędkości wiatru w konkretnych sytuacjach. Włączyliśmy zdjęcia każdego typu na wypadek gdybyś się zastanawiał; „jak wygląda anemometr?”
Typy anemometrów:
1. Mechaniczny
2. Rurka ciśnieniowa
3. Termiczny
4. Fala dźwiękowa
5. Dopplerowskie Światło Laserowe
Anemometry mechaniczne
Ten typ anemometru należy do najstarszych i najbardziej popularnych. Jak działa anemometr? Działają one po prostu poprzez nacisk wiatru na nie. Anemometry mechaniczne występują w trzech typach.
Typy anemometrów mechanicznych:
- Anemometry płytowe
- Anemometry kubkowe
- Anemometry śmigłowe / łopatkowe
Anemometry płytowe
Najstarsza forma wiatromierzy, wynaleziona przez włoskiego architekta Leona Battistę Albertiego w 1450 roku, wykorzystuje płytkę zamontowaną na pasku sprężystego metalu, który jest skierowany w stronę wiatru. Wraz ze wzrostem prędkości wiatru, przyrząd do pomiaru prędkości wiatru odchyla się do tyłu, a zmiana jego kąta odpowiada prędkości wiatru.
Ten typ nie jest zbyt dokładny i nie reaguje na niskie prędkości wiatru. Odmianą tego typu urządzeń jest przymocowanie piłeczki pingpongowej do sznurka i określenie prędkości wiatru na podstawie kąta nachylenia sznurka, pod jakim wiatr popycha piłeczkę.
Anemometry pucharowe
Klasyczny obraz czterech pucharów obracających się wokół pionowego słupka został stworzony przez wynalazcę dr Johna Thomasa Romneya Robinsona w 1845 roku. Pierwotnie, urządzenie mierzyło prędkość wiatru poprzez liczenie ilości obrotów kubków w określonym przedziale czasu.
Ta technika została ulepszona poprzez zastosowanie elektroniki do celów pomiarowych. Komponenty elektryczne mogą zapewnić większą dokładność liczenia obrotów w jednostce czasu lub działać jako mały generator, który wytwarza większą moc w miarę wzrostu prędkości wiatru.
Anemometry śmigłowe/łopatkowe
Użycie wiatraka pozwala na jednoczesne określenie kierunku wiatru z łopatką, ponieważ turbina musi być skierowana w stronę wiatru. Ręczny miernik prędkości wiatru wykorzystujący miniaturowy wiatrak ma tę przewagę nad swoim większym kuzynem, że zawsze jest skierowany w stronę nawet najlżejszego wiatru, ponieważ to Ty wykonujesz wskazania. Ponieważ nie znajduje się on na stałe na zewnątrz, ręczny miernik prędkości wiatru nie jest zagrożony zimowym oblodzeniem. Anemometry łopatkowe dają użytkownikom wybór jednostek pomiarowych: m/s, ft/min, km/h, MPH i węzły, aby dostosować się do różnych typów zastosowań.
Anemometry ciśnieniowe
Innym bardzo starym podejściem do pomiaru prędkości wiatru jest użycie rurki ciśnieniowej. Po raz pierwszy opracowana przez Jamesa Linda w 1775 roku, podstawowa idea polega na rozpoczęciu od rurki w kształcie litery U i wygięciu jednego końca, aby stworzyć poziomą sekcję skierowaną w stronę wiatru. Ciecz jest umieszczana na dole rurki, a wiatr wiejący w poziomą część wymusza ruch cieczy wzdłuż pionowej sekcji.
Nowoczesne wersje zastąpiły ciecz elastyczną membraną, która porusza się w odpowiedzi na różnice ciśnień, podczas gdy miernik przekłada to na prędkość wiatru. Bez części mechanicznych, ten instrument mierzący prędkość wiatru może pracować przez długi czas bez konserwacji.
Anemometry termiczne / gorącoprzewodowe
Te urządzenia pomiarowe są również znane jako anemometry gorącoprzewodowe. W tym przypadku, zaczynamy od podstawowej zasady, że przepływający wiatr ochładza rzeczy. Urządzenie zawiera termostat, który utrzymuje nagrzany drut w stałej temperaturze. Gdy wiatr wieje w poprzek przewodu, jest on ochładzany i zużywa się więcej energii elektrycznej, aby przywrócić go do zadanej temperatury. Zwiększony pobór energii elektrycznej jest tym, co mierzy prędkość wiatru.
4. Anemometry fal dźwiękowych
W odniesieniu do tego, jakie narzędzie mierzy prędkość wiatru, istnieją dwie odpowiedzi w tej kategorii.
Typy anemometrów fal dźwiękowych:
- Anemometry ultradźwiękowe
- Acoustic Resonance Anemometry
Anemometry ultradźwiękowe
Ponieważ dźwięk potrzebuje cząsteczek gazu do przemieszczania się, ich prędkość i kierunek mogą wpływać na prędkość fal dźwiękowych. Anemometry ultradźwiękowe wykorzystują to zjawisko do obliczania prędkości wiatru. Ten typ anemometru porównuje czas podróży pomiędzy generatorem dźwięku a odbiornikiem do tego, jaki powinien być w danych okolicznościach.
Dużą wadą tego, jaki instrument mierzy prędkość wiatru jest to, że turbulencje tworzone przez wiatr przepływający wokół samego instrumentu mogą zniekształcić wyniki. Opady deszczu mogą również wpływać na odczyty.
Acoustic Resonance Anemometers
While it also uses sound waves, this kind of wind speed instrument takes a different approach by measuring changes in the frequency of the waves as they collide with passing air molecules. Szybszy wiatr spowoduje kompresję fal dźwiękowych do wyższej częstotliwości. Anemometry te są kompaktowe i bardzo wytrzymałe. Z drugiej strony, ten typ przyrządu do pomiaru prędkości wiatru nie jest tak dokładny.
Anemometry laserowe doplera
Ten system opiera się na tym samym pomyśle co anemometr ultradźwiękowy, z wyjątkiem tego, że światło lasera jest tym, które mierzy prędkość wiatru. Wiązka laserowa jest dzielona na dwie części. Jedna część jest używana jako odniesienie, podczas gdy druga jest skierowana na wiatr. Jeśli powietrze pędzi w kierunku wiązki pomiarowej, fale świetlne odbijające się od niej są ściskane do wyższej częstotliwości. Jest to tzw. przesunięcie niebieskie (blue shifting). Światło lasera odbijające się od cząsteczek powietrza zmierzających z dala od detektora ulega przesunięciu ku czerwieni na niższą częstotliwość.
Stacja odbiorcza porównuje to odbite światło z wiązką referencyjną, aby obliczyć prędkość poruszającego się powietrza. Ten instrument do pomiaru prędkości wiatru jest niezwykle dokładny, jak również bardzo drogi. Wymaga on również dużej wiedzy technicznej do obsługi.
Rozsądne wybory
Jasno widać, że istnieje wiele sposobów na określenie prędkości wiatru. Niektóre metody mogą nie być tak niezawodne. Inne mogą być dość kosztowne i wymagać nieporęcznych urządzeń. „Jakie narzędzie najlepiej mierzy prędkość wiatru?” naszym zdaniem sprowadza się do anemometrów kubkowych dla osobistych stacji pogodowych i anemometrów ręcznych dla bardziej mobilnych potrzeb ze względu na ich przystępność, niezawodność i trwałość.