Обзор различных видов анемометров и их применение.

Анемометром (либо же ветромером) именуют прибор, который способен показывать скорость движения воздушных потоков. В современном мире существуют его вариации, также отображающие и температуру движущегося потока. Большинство из них изготавливаются в заводских условиях, но, при желании, простейшую модель возможно изготовить самостоятельно. Область их применения довольно-таки обширна и во многом специфична.

Содержание

• 1 Анемометр – общие сведения
  • 1.1 Принцип работы
• 2 Разнообразие моделей и их классификация
  • 2.1 Существующая классификация
• 3 Популярные варианты ветромеров
  • 3.1 Крыльчатые
  • 3.2 Чашечные
  • 3.3 Термические
  • 3.4 Ультразвуковые
• 4 Отличия между разными типами устройств
• 5 Проблемы выбора
  • 5.1 Ценовой вопрос
• 6 Несколько советов по применению
• 7 Рейтинг лучших анемометров на 2023 год
  • 7.1 Бюджетный сегмент
    • 7.1.1 3-ье место: «Benetech GM816»
    • 7.1.2 2-ое место: «ADA instruments AeroTemp 30»
    • 7.1.3 1-ое место: «AMTAST AMF006»
  • 7.2 Средний ценовой сегмент
    • 7.2.1 3-ье место: «МЕГЕОН 11006»
    • 7.2.2 2-ое место: «WindLiner ATI-30»
    • 7.2.3 1-ое место: «МЕГЕОН 11005»
  • 7.3 Образцы премиум-класса
    • 7.3.1 3-место: «Testo 405»
    • 7.3.2 2-ое место: «CEM DT-8880»
    • 7.3.3 1-ое место: «Testo 410-2»
• 8 Вместо эпилога

Анемометр – общие сведения

Сегодня анемометрические устройства далеко ушли от своего первоначального назначения – теперь они могут измерять не только скорость ветра, но и скорость движения различных газов. Таким образом, его специализация значительно расширилась и устройство может использоваться не только в научных метеорологических целях, но и иметь прикладное назначение, например, для определения скорости ветра на аэродромах и вертолетных площадках, для определения штормовых порывов в портах, для установления возможности производства строительных работ на высотных зданиях, а также при движении вредных газов в вентиляциях горнодобывающих шахт. Единицы измерения для данных приборов устанавливаются в метрах в секунду.

Если ранее устройство представляло собой исключительно стационарный объект, то сегодня существуют его мобильные варианты, отлично подходящие для трaнcпортировки и использования в труднодоступных местах.

Принцип работы

Замер скоростей передвижения воздушной массы или газов, а также вывод полученных данных, их преобразование в необходимые единицы, осуществляется тремя конструктивными элементами аппарата:

1. Измерительный элемент – посредством возбуждения его датчиков производится непосредственные измерения, что осуществляется с помощью ультразвука, охлаждения металла, перепадов давления, интенсивности излучения;
2. Преобразующий элемент – полученные физические величины трaнcформируются в какую-либо энергетическую форму;
3. Фиксирующий элемент – состоит из циферблатов, счетчиков и индикаторов, которые наглядно отображают полученные результаты.

Разнообразие моделей и их классификация

В зависимости от принципа работы и конструктивных особенностей ветромера, они могут подразделяться на электронные, механические и ультразвуковые:

• Механические – благодаря перемещению воздушных масс в их конструкции происходит вращение отдельных частей (лопастей). К данной категории относятся чашечные и крыльчатые (лопастные) образцы. Между собой они различаются лишь формой элемента захвата поступающего воздуха – это либо лопасть, либо чаша.
• Нагревательные или же тепловые – в них размещается нагревательный датчик, как правило, представляющий собой обычную проволоку накаливания, которая, в процессе воздействия на нее подвижных воздушных масс, остывает. На основании показателей снижения температуры нагрева датчика и производится замер. Относится к электронным вариантам.
• Ультразвуковые – у них производство измерений осуществляется на базе определения скорости движения акустической волны. То есть звук, двигаясь сквозь находящееся в возбужденном состоянии газовое облако (воздух), будет иметь различную скорость. Когда он продвигается навстречу ветру, то его скорость понижается. В противоположном случае скорость звука повышается. На основание этого физического явления и осуществляется замер.

Существующая классификация

Помимо прочего, модели анемометров могут быть классифицированы по типу датчика, ответственного за взаимодействие с воздушным потоком. По данному основанию они подразделяются на:

• Вращающиеся – при взаимодействии с ветром определенные части конструкции начинают вращаться в зависимости от силы последнего;
• Акустические – способные замерять звуковую скорость;
• Термические – работающие в пределах разницы температур измерительного элемента;
• Оптические — сложные устройства, требующие присутствия в движущемся потоке специального объекта, от которого будет отражаться лазерный луч, на основании чего и производится измерение;
• Динамические – основан на действии принципа трубки Пито-Прандтля, где скорость замеряется на основании разницы в давлении между входящим и выходящим потоками.

ВАЖНО! Последние два принципа работы реально используются лишь в научных исследованиях и имеют слабое прикладное значение, так как получаемые ими высокоточные результаты в повседневной жизни не будут иметь большого значения.

Популярные варианты ветромеров

Крыльчатые

Этот вид прибора является наиболее распространенным и способен выдавать результаты достаточной точности, которые подойдут и для бытового и для промышленного предназначения. Наиболее широко данные модели используются в следующих отраслях:

• На метеорологических станциях (в целях осуществления наблюдений за изменениями погодных явлений) ;
• На аэродромах (для определения возможности осуществления полетов) ;
• В системах вентиляции горнодобывающей промышленности (для определения уровня надлежащей выходной воздушной тяги) ;
• В строительной отрасли (для измерения силы воздушного потока при работе на высоте, например, в целях определения допустимости производства работ на башенных кранах) ;
• В сельскохозяйственной отрасли (для определения возможности обработки посевов защитными химикатами и удобрениями с воздуха).

ВАЖНО! Большинство крыльчатых (лопастных) устройств способны измерять скорость ветра в различных плоскостях, одновременно замеряя температуру воздуха.

Устройство лопастных моделей включает в себя три основных блока:

1. Модуль, ответственный за замеры скорости ветра в состоянии, так называемого, покоя. Проще говоря, модуль улавливает степень возмущения воздушной массы при  прохождении ее через лопасти.
2. Модуль, ответственный за преобразование, – именно он служит «переводчиком» полученных данных в физические единицы.
3. Модуль, ответственный за регистрацию, – полученные данные от преобразователя визуально регистрируются для удобства считывания оператором.

Чашечные

Данные ветромеры приспособлены осуществлять измерения лишь в той плоскости, которая прямо перпендикулярна вращательной оси чашей. Традиционно, прибор имеет четыре чаши, выполненные в полусферической форме, расположенные на крестообразной роторной спице и имеющие симметричные габариты. Чашечные ручные устройства способны сосчитать количество оборотов крестовины, совершенных за определенный временной промежуток. Их улучшенные версии также оснащаются еще и тахометрами различных типов, дабы улучшить качество получаемых результатов. Замеры производятся мгновенно в режиме реального времени, и точность измерения оставляет от 0,2 до 30 метров в секунду.

Термические

Их принцип работы заключается в измерении электрического сопротивления на проволочном датчике. Этот показатель изменяется в зависимости от температуры его нагрева, которая понижается в условиях слишком быстрого воздушного потока. Конструктивно представляет собой металлическую нитку накаливания, выполненную из вольфрама, серебра, нихрома или платины (либо иного металла). Данная нитка подогревается посредством электротока до температуры, которая должна превысить текущую температуру окружающей среды. Основный недостаток ветромеров данного типа – их очень слабая устойчивость перед сильными механическими воздействиями.

Ультразвуковые

Их принцип работы основан на замере скорости передвижения звука в неспокойном газовом потоке, что осуществляется на основе законов физической акустики. Таким образом, если звук распространяется в одном направлении с воздушной массой, то скорость его движения увеличивается, и наоборот, когда он противопоставлен направлению движения воздуха – его скорость уменьшается. На основании полученной разницы и замеряется временной промежуток отклика импульса ультразвука.

Данное устройство  является наиболее современным и, как правило, оснащается электронными контроллерами вывода получаемых результатов. Сам датчик способен выполнять несколько функций (в зависимости от своего вида):

• Двухмерный датчик – выдает данные о направлении и скорости ветрового потока;
• Трехмерный датчик – сможет определить все три элемента скорости ветра;
• Четырехмерный датчик – дополнительно к вышеуказанному функционалу может установить еще и температуру воздушного потока.

Ультразвуковые модели способны выдержать скорость ветра до 60 метров в секунду.

Отличия между разными типами устройств

Самым главным отличием механического устройства от электронного является то, что для первого потребуется вручную фиксировать обороты, производимые датчиками замера, а затем самостоятельно произвести расчеты по соответствующей формуле. Для электронных анемометров это действие выполнять нет необходимости, т.к. все расчеты производит электронный контроллер. Тем более, электронные варианты обладают повышенной чувствительностью и могут одновременно фиксировать три параметра:

• Текущую скорость воздушной массы;
• Ее максимальные порывы в заданный промежуток времени;
• Осуществить вычисление средних показателей.

Отдельно стоит упомянуть анемометры, чья измерительная часть выполнена в качестве специального зонда и, условно говоря, вынесена за пределы основного корпуса. Подобными аппаратами пользоваться оператору намного комфортнее, ибо непосредственно во время производства замеров можно отслеживать динамику изменения показателей. Данная технология чаще всего применяется на вращающихся моделях и измерительный модуль присоединен к основному корпусу с помощью кабеля. Дополнительное оснащение анемометра электронным контроллером с собственной памятью будет не лишним, когда требуется постоянное сохранение результатов, включая время, место и полученные показатели измерения.

ВАЖНО! Стоит отметить, что любой анемометр является предметом измерения, поэтому на территории Российской Федерации требуется соблюдение условий их сертификации и соответствия государственным стандартам!

Проблемы выбора

Всегда в процессе приобретения нового анемометра следует определиться, в каких условиях он будет применяться и для каких целей. Оптимально стоит обратить внимание на следующие моменты:

• Технические параметры (в каком диапазоне потребуется производство замеров скорости движения воздушных масс – высокоскоростной или же движение будет происходить на малых или средних скоростях) ;
• Точностные хаpaктеристики (для производства сверхточных измерений в лабораторных условиях предпочтительнее использовать динамические или лазерные модели) ;
• Потенциальная вероятность возникновения гарантийных случаев (например, при превышении скоростных возможностей) ;
• Конструкция и прочность корпуса;
• Качество измерительных датчиков;
• Дополнительная комплектация.

Наличие дополнительного опциона всегда будет играть в пользу оператора, ибо не потребуется приобретение дополнительного оборудования, например, датчиков влажности, температуры или тахометра. Отдельно нужно обратить внимание на единицы измерения – для образцов иностранного производства они могут быть в другой системе, не только отличной от метрической, но и измерения могут производиться по другим физическим шкалам, не принятым в РФ.

Ценовой вопрос

Текущий российский сегмент рынка способен предложить дешевые модели ветромеров, которые обойдутся для пользователя в районе 1 500 – 2 000 рублей. Это устройства с традиционной конструкцией, обладающие высокой степенью погрешности вкупе с небольшим опционным функционалом. Наиболее предпочтительным приобретением считаются аппараты со стоимостью в 8 000 – 10 000 рублей. Они, как правило, выдают достаточно высокую точность результатов, имеют защитные оболочки на своих корпусах, что делает возможным их применение в условиях агрессивных сред. Профессиональные устройства, со стоимостью от  20 000 рублей и более, востребованы в промышленных отраслях (строительство и сельское хозяйство), ибо обладают крайне широким функционалом, имеют минимальные отклонения от фактических измерений, в комплекте с ними стандартно поставляются дополнительные устройства.

Несколько советов по применению

До начала работы с устройством нужно тщательно исследовать его элементы управления. У большинства устройств сам принцип функционирования может быть стандартным, но вот обозначения на его регистрирующих модулях и вид конечных предоставляемых результатов может быть различным.

Стоит также ознакомиться с рекомендуемыми производителем условиями эксплуатации – это необходимо в целях исключения рисков преждевременного выхода прибора из строя. К примеру, некоторые изготовители прямо запрещают пользоваться своим продуктом под прямыми лучами ультрафиолета. Всегда необходимо помнить, что ветромер является точным измерительным прибором, и любое внешнее воздействие на него вполне может отразиться на точности выдаваемых результатов. То же можно сказать и про присутствие в замеряемых воздушных массах чрезмерного количества грязи и пыли – данное обстоятельство особо актуально для механических устройств. Таким образом, механический ветромер, до начала производства измерений, должен находиться в состоянии идеальной чистоты.

Одновременно, не следует подвергать анемометры длительным рабочим нагрузкам. И перед началом любого исследования, ветромер следует подвергнуть поверке:

• Осмотреть его на предмет наличия внешних повреждений;
• Проверить корректность получаемых данных в щадящих условиях;
• Протестировать узлы, ответственные за вывод получаемых результатов.

Рейтинг лучших анемометров на 2023 год

Бюджетный сегмент

3-ье место: «Benetech GM816»

Неплохой вариант для своего бюджетного сегмента. Способен регистрировать состояние «покоя» воздушной массы – от 0,3 метра в секунду.  Допустимая погрешность не может быть более 2%. Заявленная рабочая температура окружающей среды составляет от -15 до +55 градусов по Цельсию. Модель легка и просто в обращении, а наличие электронного табло делает снятие результатов очень простым процессом. Страна – производитель – Китай, рекомендованная стоимость для розничных сетей – 990 рублей.

Benetech GM816 Достоинства:

• Крайне бюджетная цена;
• Достаточный рабочий температурный диапазон;
• Широкое распространение.

Недостатки:

• Погрешность при работе на высоте может достигать 5%.

2-ое место: «ADA instruments AeroTemp 30»

Этот аппарат хаpaктеризуется свой высокой чувствительностью, что, однако, сказывается на точности, ибо погрешность установлена в 3%. Работает от трех «мизинчиковых» батареек, заряда которых хватит на 60 часов полноценной эксплуатации. Отдельно производитель оснастил прибор возможность производства измерений в различных системах. Цифровое табло способно варьировать собственную яркость в зависимости от окружающего освещения. Дополнительно оснащен температурным датчиком. Страна-производитель – Китай, рекомендованная стоимость в розничных сетях – 2000 рублей.

ADA instruments AeroTemp 30 Достоинства:

• Возможность работы в различных измерительных системах;
• Удобный корпус;
• Повышенная чувствительность.

Недостатки:

• Имеет 3%-ную погрешность.

1-ое место: «AMTAST AMF006»

Этот крыльчатый ветромер предпочтительнее использовать на небольших прострaнcтвах. Прекрасно подойдет для замера воздушных потоков, испускаемых от промышленного вентилятора до компьютерного кулера. Погрешность в замерах составляет 2%. Однако, она повыситься при использовании прибора на высоте или на открытых прострaнcтвах. Дополнительно может оснащаться выносным измерительным модулем. Страна-изготовитель – Китай, установленная стоимость для розничной сети – 2400 рублей.

AMTAST AMF006 Достоинства:

• Возможность подключения выносного модуля;
• Специализированный функционал;
• Повышенная чувствительность.

Недостатки:

• Не выявлено.

Средний ценовой сегмент

3-ье место: «МЕГЕОН 11006»

Отличный многофункциональный вариант от российского производителя. Самым главным его преимуществом является возможность работы в различных системах измерения: сухопутные и морские мили, метры и даже футы. Одновременно, установленный температурный датчик воспроизводит температурные значения и в Кельвинах, и в Фаренгeйтах, и в Цельсиях. Очень чувствителен с «спокойным» воздушным потокам, поэтому начало измерение возможно со скорости 0,1 метра в секунду. Стоит отметить, что в зависимости от прострaнcтвенного применения, погрешность варьируется от 1 до 3 процентов. Сам аппарат работает от одной 9-вольтовой батарейки. Страна-производитель – Россия, установленная стоимость для розничной сети – 5000 рублей.

МЕГЕОН 11006 Достоинства:

• Вариативность метрических систем;
• Наличие температурного датчика;
• Выносной модуль для замеров.

Недостатки:

• Батарея выдерживает всего 10 часов работы.

2-ое место: «WindLiner ATI-30»

Данный аппарат является крайне малогабаритным, несмотря на то, что обладает выносным модулем, в связи с чем, его трaнcпортировка не представляет особо труда. Провод, с помощью которого крыльчатка соединяется с корпусом, может достигать 2 метров, а его пружинное основание не позволяет ему спутываться. Рабочая температура составляет от -10 до +45 градусов по Цельсию. Начальная скорость для измерения устанавливается в 0,3 метра в секунду, что говорит о его промышленном назначении и возможности работать на высоте и больших открытых прострaнcтвах. Погрешность именно для промышленных условий применения является терпимой – всего 3%.  Страна-производитель – Китай, рекомендованная стоимость для розничных магазинов – 6000 рублей.

WindLiner ATI-30 Достоинства:

• Промышленная ориентированность;
• Малогабаритные размеры;
• Пружинный провод.

Недостатки:

• Несколько завышенная цена.

1-ое место: «МЕГЕОН 11005»

Еще один отличный представитель российского производства. Электронный контроллер дано устройства способен не только производить замеры, но и сохранять результаты. Стоит отметить, что большинство аппаратов, имеющих функцию сохранения, обладают лишь несколькими ячейками памяти, которые перезаписываются по мере их заполнения. У этой же модели таких ячеек – 500, поэтому очень удобно можно высчитать средние показатели за несколько дней. Начальная работа осуществляется со скорости 0,2 метров в секунду, а допустимая погрешность держится на уровне 2%. Страна-производитель – Россия, рекомендованная магазинная стоимость – 7400 рублей.

МЕГЕОН 11005 Достоинства:

• Большое количество ячеек памяти;
• Прочный корпус;
• Отличное соотношение цены и функциональности.

Недостатки:

• Не обнаружено.

Образцы премиум-класса

3-место: «Testo 405»

Данный прибор относится к категории цифровых и принадлежит к тепловой группе измерений. Оснащенный специальной антенной, он способен выдавать наиболее точные результаты. Может определять даже самые незначительные сквозняки на сверхмалых площадях до нескольких сантиметров. Сама антенна установлена на гибкой штанге, что позволяет использовать анемометр на любой высоте и в труднодоступных местах. Данные, отображаемые на регистрирующем дисплее, являются максимально информативными. Вполне может применяться в исследовательской и научной сфере. Страна-производитель – Германия, рекомендованная магазинная стоимость – 10000 рублей.

Testo 405 Достоинства:

• Высокая точность;
• Большой функционал;
• Повышенные показатели надежности.

Недостатки:

• Не обнаружено.

2-ое место: «CEM DT-8880»

Этот многофункциональный аппарат может определить не только скорость воздушного потока, но и его температуру с направлением. При чем, замеры возможно произвести даже в условиях небольших закрытых площадей. На выносной штанге, соединенной с корпусом прочным проводом, находится сверхчувствительный датчик, выполненный на базе разогреваемой электричеством тонкой струны. Все это увеличивает точность получаемых показателей. Сама антенна является телескопической, поэтому ее возможно использовать и на высоте и в труднодоступных местах. Страна-производитель – Китай, рекомендованная магазинная стоимость – 12 900 рублей.

CEM DT-8880 Достоинства:

• Повышенная точность;
• Телескопическая антенна;
• Небольшие габариты.

Недостатки:

• Крайне высокая цена.

1-ое место: «Testo 410-2»

Несмотря на то, что данная модель выполнена на лопастной основе, ее электронная начинка позволяет добиваться результатов высокой точности. Скорость ветра может измеряться от 0,2 метра в секунду при показателе погрешности в 1%. Работа прибора осуществляется всего от 2-х «пальчиковых» батареек, которых с лихвой хватит на 80 часов. Сам корпус отличается эргономичным дизайном и обладает высоком классом защиты от внешних воздействий – от механических ударов до противостояния влаге и ультрафиолетовым лучам. Лопастной механизм при трaнcпортировке надежно закрывается специальной крышкой, что исключает налипание пыли грязи, способных помешать измерительной точности. Страна-производитель – Германия, стоимость в розничных сетях – 16000 рублей.

Testo 410-2 Достоинства:

• Повышенная степень защищенности;
• Точность электронной начинки;
• Качественный западноевропейский бренд.

Недостатки:

• Высокая цена.

Вместо эпилога

Проведенным исследованием рынка установлено, что нижний сегмент полностью завоеван товарами азиатского производства, которые при малой цене обладают такой же малой точностью. Достаточно отрадно, что средний ценовой сегмент представлен российскими продуктами, которые по своей результативности не уступают западным зарубежным образцам, при этом имея достаточно адекватную стоимость. В то же время, азиатский производитель отметился в премиум-классе среди сверхточных приборов, а его цена установилась на уровне европейской. Все же, для проведения научных исследований подходят больше модели от западных брендов с качественной электронной начинкой и вариативными тепловыми датчиками.

х