Первичные преобразователи направления и скорости ветра

Флюгарка. Для определения направления ветра пользуются флюгарками. Они представляют собой жесткую асимметричную (относительно вертикальной оси) систему из пластин и противовеса, свободно вращающуюся вокруг вертикальной оси. Под воздействием ветра флюгарка устанавливается в плоскости ветра противовесом навстречу ветру (указывая, откуда дует ветер).

Чашечная вертушка состоит из трех или четырех полых полусфер, прикрепленных к центральной втулке с помощью стержней, радиально рас- положенных в одной плоскости, перпендикулярной оси втулки.

Давление, оказываемое ветром на вогнутую поверхность чашки, больше, чем на выпуклую. Сила давления ветра на чашку стремится повернуть всю вертушку вокруг оси по часовой стрелке. Сначала вертушка движется с ускорением, но с увеличением скорости вращения чашек давление ветра на выпуклые стороны возрастает, а на вогнутые убывает.

При некоторой скорости вращения чашек наступает равновесие, а скорость вращения становится постоянной. Установлено, что при этой скорости вращения линейная скорость движения центра чашек примерно в три раза меньше скорости ветра.

Воздушный винт. В качестве первичного преобразователя скорости ветра также используется воздушный винт с тремя и большим числом лопастей различной формы и размеров. Воздушный винт требует ориентации по направлению ветра, чтобы ось его вращения совпадала с направлением ветра (плоскость вращения винта была бы перпендикулярна направлению ветра). Поэтому винт применяют в сочетании с флюгаркой.

Под воздействием воздушного потока, набегающего на винт, он начинает вращаться.

Приборы для измерения и регистрации параметров ветра у земли

Анемометр Фусса применяется для измерения средней скорости ветра в диапазоне от 1 до 20 м/с. Приемником воздушного потока является четырехчашечная вертушка, ее ось соединена с механическим счетчиком. Приступая к измерениям, анемометр с включенным счетчиком устанавливается на шесте высотой 2 м. Погрешность анемометра Фусса ± (0,3 + 0,05U), м/с.

Анемометр ручной индукционный АРИ-49 измеряет скорость ветра в пределах от 2 до 30 м/с. Приемником воздушного потока служит трехчашечная вертушка, соединенная осью с магнитным тахометром. Погрешность АРИ-49 составляет ± (0,5 + 0,05U), м/с.

Анемометр и флюгер фирмы Vaisala являются ветроизмерительными модулями в комплексной радиотехнической аэродромной метеостанции Вайсала-KPAMС-4.

Анемометр WAA151 малоинерционный прибор для дистанционного измерения скорости ветра у земли. Вертушка имеет три очень легких конических чашки, которые обеспечивают диапазон измерения скорости ветра от 0,4 до 75 м/с. В качестве чувствительного элемента используется оптикоэлектронный датчик. Погрешность измерения скорости ветра составляет не более ± 0,5 м/с. Порог чувствительности < 0,5 м/с.

Флюгер WAF151 – оптикоэлектронный флюгер с малым порогом чувствительности. Инфракрасные диоды и фототранзисторы смонтированы на шести орбитах 6-битового диска. При обороте флюгера диск меняет ход, принимаемый фотодиодами. Диапазон измерения направления ветра от 0 до 360° при скорости ветра от 0,4 до 75 м/с. Точность измерения < ± 3°. Пороговая чувствительность 0,4 м/с.

Дистанционная метеорологическая станция (ДМС) М-49  предназначена для дистанционного (до 100 м) измерения скорости и направления ветра, температуры и относительной влажности воздуха. Состоит из блока датчиков скорости и направления ветра, блока датчиков температуры и влажности воздуха, блока указателей и блока питания. В качестве чувствительного элемента датчика скорости ветра используется восьмилопастной воздушный винт, а в качестве преобразователя – тахогенератор переменного тока. Чувствительным элементом датчика направления служит флюгарка, преобразователем – бесконтактный сельсин. ДМС позволяет измерить метеорологические параметры с погрешностью:

– скорость ветра ± (0,5 + 0,05U), м/с;

– направление ветра ± 10°;

– температурд. воздуха ± 1°;

– относительная влажность ± 7%.

Анеморумбометр М63М-1 предназначен для дистанционного измерения направления ветра, средней, мгновенной, максимальной скоростей ветра. Датчик параметров ветра состоит из четырехлопастного винта и свободно. ориентирующейся флюгарки. Положение флюгарки и число оборотов винта с помощью электронных преобразователей представляются на выходе блока датчиков двумя сериями электрических импульсов, поступающих в измерительный пульт. Анеморумбометр М63М-1 имеет следующие диапазоны и погрешность измерений параметров ветра:

– средней скорости (за 10 минут от 1 до 40 м/с с погрешностью ± (0,5 + 0,05U), м/с;

– мгновенной от 1,5 до 60 м/с с погрешностью ± (1,0 + 0,05U), м/с;

– максимальной от 3 до 60 м/с с погрешностью ± (1,0 + 0,07U), м/с;

– направления ветра в пределах 0-360° с погрешностью ± 10°.

Анеморумбометр М127МП предназначен для дистанционного измерения скорости и направления ветра, обработки и отображения полученных данных, их передачи по каналу связи.

Датчик анеморумбометра М127МП создан на основе серийного датчика М63, в котором для обработки информации применен узел электроники со встроенным микропроцессором. К одному дистанционному пульту может быть подключено два датчика ветра, удаленных на расстояние до 10 км. Диапазон измерения:

- по скорости ветра от 1 до 60 м/с;

- по направлению от 0 до 360о.

 

Основные погрешности измерения:

- мгновенной и средней скорости ветра ±(0,3+0,04 U), м/с;

- максимальной скорости ±(1,0+0,05 U), м/с;

- направления ветра ±6о.

Анеморумбограф М-64М предназначен для дистанционного измерения и регистрации мгновенной, максимальной и средней скоростей ветра, а также определения его направления. Преобразование параметров ветра в электрические сигналы производится так же, как и в М63М-1, однако здесь еще имеется самописец. Анеморумбограф М-64М измеряет и регистрирует параметры ветра со следующими погрешностями:

– среднюю скорость (за 2 и 10 мин) в пределах 1-40 м/с с погрешностью ± (0,5 + 0,05U), м/с;

– мгновенную, осредненную за 3 с, в диапазоне 1-60 м/с с погрешностью ± (0,5 + 0,05U), м/с;

– максимальную (за 10 мин) в пределах 1,5-60 м/с, с погрешностью ± (0,5 + 0.07U), м/с;

– направление ветра в пределах 0-360° с погрешностью ± 10.