مقدمة لمبادئ أجهزة قياس شدة الريح
مقياس شدة الريح هو أداة تستخدم لقياس سرعة الرياح. هناك أنواع كثيرة. محطة الأرصاد الجوية شائعة الاستخدام هي مقياس شدة الريح على شكل كأس الرياح.
يتكون من ثلاثة أكواب فارغة مخروطية مكافئة مثبتة على بعضها البعض على حامل بزاوية 120 درجة.
يتم تثبيت جزء الاستشعار بالكامل على محور الدوران الرأسي. تحت تأثير الريح، يدور كوب الريح حول محوره بسرعة تتناسب مع سرعة الرياح.
المبدأ الأساسي لمقياس شدة الريح هو وضع سلك معدني رفيع في السائل وتسخين السلك بتيار كهربائي لرفعه فوق درجة حرارة السائل. ولذلك، يشار إلى أجهزة قياس شدة الريح باسم "الخطوط الساخنة".
عندما يتدفق السائل عبر السلك المعدني في اتجاه عمودي، فإنه سيأخذ بعض الحرارة من السلك ويخفض درجة حرارته.
وفقا لنظرية انتقال الحرارة بالحمل القسري، يمكن استنتاج أن هناك علاقة بين فقدان الحرارة Q للسلك الساخن والسرعة v للسائل.
يشتمل مسبار السلك الساخن القياسي على قوسين يتم ربطهما بأسلاك رفيعة قصيرة. عادة ما تكون الأسلاك المعدنية مصنوعة من البلاتين والروديوم والتنغستن ومعادن أخرى ذات نقاط انصهار عالية وليونة جيدة.
قطر السلك الشائع الاستخدام هو 5 ميكرومتر. الطول 2 مم؛ يبلغ قطر المسبار الصغير 1 ميكرومتر فقط. الطول 0.2 ملم. وفقاً لأغراض مختلفة، يمكن أيضاً تصنيع مسبار السلك الساخن إلى مزدوج، ثلاثي، قطري، على شكل V، على شكل X، إلخ.
من أجل تحسين القوة، يتم استخدام الأفلام المعدنية أحيانًا بدلاً من الأسلاك المعدنية، وعادةً ما يتم رش طبقة من الفيلم المعدني على الركيزة العازلة، وهو ما يسمى مسبار الفيلم الساخن.
يجب معايرة مسبار السلك الساخن قبل الاستخدام. يتم إجراء المعايرة الثابتة في نفق رياح قياسي خاص.
قياس العلاقة بين معدل التدفق وجهد الخرج ورسمها كمنحنى قياسي.
يتم إجراء المعايرة الديناميكية في مجال تدفق نابض معروف أو يتم إضافتها إلى دائرة التسخين الخاصة بمقياس شدة الريح.
تُستخدم الإشارات الكهربائية النبضية للتحقق من استجابة التردد لمقياس شدة الريح بالسلك الساخن. إذا لم تكن استجابة التردد جيدة، فيمكن تحسينها باستخدام دوائر التعويض المقابلة.
