مقياس شدة الريح هو أداة تقيس سرعة الهواء. هناك أنواع عديدة منه. الأكثر استخدامًا في محطات الأرصاد الجوية هو مقياس شدة الريح. يتكون من ثلاثة أكواب فارغة مخروطية مكافئة مثبتة على القوس عند 120 درجة لبعضها البعض لتشكيل جزء الاستشعار. الأسطح المقعرة للأكواب الفارغة كلها في اتجاه واحد. يتم تثبيت جزء الحث بالكامل على عمود دوران رأسي. تحت تأثير الرياح ، يدور كوب الرياح حول العمود بسرعة تتناسب مع سرعة الرياح. لنقدم اليوم ثلاثة أجهزة قياس شدة الريح:
1. مقياس شدة الريح الحراري
مقياس سرعة الدوران يحول إشارة معدل التدفق إلى إشارة كهربائية ، ويمكنه أيضًا قياس درجة حرارة السائل أو كثافته. المبدأ هو أن سلكًا معدنيًا رفيعًا (يسمى السلك الساخن) يتم تسخينه بالكهرباء يتم وضعه في تدفق الهواء ، وأن تبديد الحرارة للسلك الساخن في تدفق الهواء مرتبط بمعدل التدفق ، ويؤدي تبديد الحرارة تغير درجة حرارة السلك الساخن لإحداث تغيير المقاومة ، ويتم تحويل إشارة معدل التدفق إلى إشارة كهربائية. وضعين للعمل: ① التدفق المستمر. يظل التيار عبر السلك الساخن دون تغيير ، وعندما تتغير درجة الحرارة ، تتغير مقاومة السلك الساخن ، وبالتالي يتغير الجهد عبر الطرفين ، وبالتالي قياس معدل التدفق. ② نوع درجة حرارة ثابتة. يتم الاحتفاظ بدرجة حرارة السلك الساخن ثابتة ، مثل 150 درجة ، ويمكن قياس معدل التدفق وفقًا للتيار المطلوب لتطبيقه. يتم استخدام نوع درجة الحرارة الثابتة على نطاق واسع أكثر من نوع التدفق الثابت.
يتراوح طول السلك الساخن بشكل عام بين {0}. 5 إلى 2 مم ، والقطر في نطاق من 1 إلى 10 ميكرون ، والمادة من البلاتين أو التنجستن أو البلاتين - الروديوم سبيكة. إذا تم استخدام فيلم معدني رفيع جدًا (سمك أقل من 0.1 ميكرون) لاستبدال السلك المعدني ، فهو مقياس شدة الريح بالغشاء الساخن. بالإضافة إلى النوع العادي أحادي السلك ، يمكن أيضًا أن يكون السلك الساخن نوعًا مكونًا من سلكين أو ثلاثة أسلاك لقياس مكونات السرعة في جميع الاتجاهات. يتم تضخيم خرج الإشارة الكهربائية من السلك الساخن وتعويضه ورقمنته ثم إدخاله في الكمبيوتر ، مما يمكن أن يحسن دقة القياس ، ويكمل تلقائيًا عملية معالجة البيانات اللاحقة ، ويوسع وظائف قياس السرعة ، مثل الإنجاز المتزامن للحظة قيمة متوسط القيمة والوقت ، والسرعة المشتركة والسرعة الفرعية ، ودرجة الاضطراب ومعايير الاضطراب الأخرى. بالمقارنة مع أنبوب البيتوت ، فإن مقياس شدة الريح بالسلك الساخن [1] له مزايا حجم المسبار الصغير ، والتداخل الصغير في مجال التدفق ، والاستجابة السريعة ، ويمكنه قياس سرعة التدفق غير المستقرة ؛
عند استخدام المجسات الحرارية في التدفق المضطرب ، يضرب تدفق الهواء من جميع الاتجاهات العنصر الحراري في وقت واحد ، مما يؤثر على دقة نتائج القياس. عند القياس في التدفق المضطرب ، تميل مستشعرات التدفق الحراري لمقياس شدة الريح إلى الحصول على مؤشرات أعلى من مجسات الدوار. يمكن ملاحظة الظواهر المذكورة أعلاه أثناء قياس خط الأنابيب. اعتمادًا على التصميم الذي يدير الاضطراب في الأنبوب ، يمكن أن يحدث حتى عند السرعات المنخفضة. لذلك ، يجب إجراء عملية قياس شدة الريح في الجزء المستقيم من خط الأنابيب. يجب أن تكون نقطة البداية لجزء الخط المستقيم 10 × D على الأقل قبل نقطة القياس (D=قطر الأنبوب ، بالسم) ؛ يجب أن تكون نقطة النهاية على الأقل 4 × D خلف نقطة القياس. يجب ألا يحتوي قسم السوائل على أي عوائق (حواف ، إعادة تعليق ، أشياء ، إلخ).
2. جهاز قياس شدة الريح
يعتمد مبدأ عمل المسبار الدافع لجهاز قياس شدة الريح على تحويل الدوران إلى إشارة كهربائية ، أولاً من خلال رأس تحريض تقريبي ، "حساب" دوران المكره وتوليد سلسلة نبضة ، ثم تحويلها بواسطة الكاشف للحصول على السرعة. القيمة. يعتبر المسبار ذو القطر الكبير (60 مم ، 100 مم) لجهاز قياس شدة الريح مناسبًا لقياس التدفق المضطرب بسرعة تدفق متوسطة وصغيرة (مثل عند مخرج الأنبوب). يعتبر المسبار ذو القطر الصغير لجهاز قياس شدة الريح أكثر ملاءمة لقياس تدفق الهواء حيث تكون مساحة المقطع العرضي للأنبوب أكبر من مساحة المقطع العرضي للمسبار بأكثر من 100 مرة.
3. Pitot أنبوب مقياس شدة الريح
ابتكرها الفيزيائي الفرنسي هـ. بيتوت في القرن الثامن عشر. يحتوي أبسط أنبوب بيتوت على أنبوب معدني رفيع بفتحة صغيرة في نهايته كأنبوب توجيه ضغط ، والذي يقيس الضغط الكلي للسائل في اتجاه شعاع التدفق ؛ يتم سحب أنبوب توجيه آخر من جدار الأنبوب الرئيسي بالقرب من مقدمة الأنبوب المعدني الرفيع. اضغط على الأنبوب وقياس الضغط الساكن. مقياس الضغط التفاضلي متصل بأنابيب توجيه الضغط ، والضغط المقاس هو الضغط الديناميكي. وفقًا لنظرية برنولي ، يتناسب الضغط الديناميكي مع مربع سرعة التدفق. لذلك ، يمكن قياس معدل تدفق السائل باستخدام أنبوب البيتوت. بعد التحسين الهيكلي ، يصبح أنبوب بيتوت مدمج ، أي أنبوب ضغط ثابت. وهو عبارة عن أنبوب مزدوج الطبقات مثني بزاوية قائمة. الغلاف الخارجي والغطاء الداخلي مغلقان ، وهناك العديد من الثقوب الصغيرة حول الغلاف الخارجي. عند القياس ، أدخل هذا الكم في منتصف الأنبوب قيد الاختبار. تواجه فوهة الغلاف الداخلي اتجاه حزمة التدفق ، وتكون فتحة الفتحة الصغيرة حول الغلاف الخارجي عموديًا فقط على اتجاه حزمة التدفق. في هذا الوقت ، يمكن حساب سرعة تدفق السائل عند هذه النقطة عن طريق قياس فرق الضغط بين الغلافين الداخلي والخارجي. غالبًا ما تُستخدم أنابيب Pitot لقياس سرعة السوائل في الأنابيب وأنفاق الرياح ، فضلاً عن سرعة النهر. إذا تم قياس سرعة التدفق لكل قسم وفقًا للوائح ، فيمكن استخدامه لقياس معدل تدفق السائل في خط الأنابيب بعد التكامل. ومع ذلك ، عندما يحتوي السائل على كمية صغيرة من الجسيمات ، فإنه قد يسد فتحة القياس ، لذلك فهو مناسب فقط لقياس تدفق السوائل الخالية من الجسيمات. لذلك ، يمكن أيضًا استخدام أنبوب البيتوت لقياس سرعة الرياح وتدفق الرياح ، وهو مبدأ مقياس شدة الريح بأنبوب بيتوت.
