- •Содержание
- •Глава 1. Ветер и измерение его параметров
- •Общие сведения об измерение ветра
- •1.2. Технические характеристики приборов
- •1.2.1. Анемометр ручной чашечный со счетным механизмом мс-13.
- •1.2.2. Анемометр ручной индукционный ари
- •1.2.3 Российский акустический анемометр ацат-3м и АнглийскийWindMaster
- •Глава 2. Оценки возможностей приборов измерения
- •2.1. Роторные
- •2.2. Акустические
- •2.3. Сравнение приборов иностранного и российского производства
- •Обобщенные данные коэффициентов а, b и r
- •Глава 3. Анализ оснащения и технического состояния метеорологического оборудования аэродромов гражданской авиации
- •3.1. Технические и эксплуатационные требования к средствам измерения параметров ветра на аэродромах
- •3.2. Оснащенность измерителями ветра гражданских аэродромов
- •Заключение
- •Список используемой литературы
1.2.3 Российский акустический анемометр ацат-3м и АнглийскийWindMaster
Рис. 1.3 Внешний вид и расположение приборов в момент сверочных измерений: слева — АЦАТ-ЗМ, справа — Wind Master.
Акустический датчик прибора (рис. 1.3) состоит из шести обратимых акустических преобразователей, которые установлены попарно друг против друга, образуя три измерительные базы длиной 125 мм. Эти базы расположены под углом 45° к вертикальной оси таким образом, что их проекции на горизонтальную плоскость повернуты друг относительно друга на 120°. Такая конструкция обеспечивает хорошие аэродинамические качества датчика. Встроенный в прибор микропроцессор позволяет подключать к нему другие датчики, выход которых представлен в виде напряжения или сопротивления. Вывод информации в линию связи с компьютером осуществляется посредством цифрового канала, построенного по интерфейсуRS-232.
Особенностью акустических анемометров является то, что их калибровка может быть выполнена расчетным путем. Для сопоставления результатов измерений турбулентных потоков и других характеристик турбулентности, полученных в разных местах, необходимо идентифицировать приборы, разработанные и используемые для этих целей исследователями в других странах.
Кроме параметров ветра АЦАТ измеряет также температуру воздуха и ее пульсации, что существенно увеличивает возможности прибора и расширяет область его применения. Назовем некоторые направления, где АЦАТ может быть широко использован:
для оснащения разного рода комплексов метеорологических измерений (например, метеостанций, малых и больших мачтовых сооружений, гидрографических и других судов, морских платформ и т. д.);
в области экологии и для мониторинга условий переноса и рассеивания вредных примесей в атмосфере, в том числе в условиях, близких к штилевым;
для измерения характеристик турбулентности, потоков тепла, влаги и трения в задачах физики атмосферы и агрометеорологии;
для измерения порывов и сдвигов ветра при взлете и посадке самолетов, запуске ракет и других летательных аппаратов в авиации и космонавтике;
для измерения больших скоростей ветра в области турбулентного участка спектра для оценок ветровых динамических нагрузок на высотные сооружения (мачты, дымовые и вентиляционные трубы, антенные сооружения, длиннопролетные мосты и др.);
для измерения малых потоков и скоростей ветра в шахтах, открытых карьерах, складских помещениях, птицефабриках и животноводческих комплексах [1, c. 112].
Глава 2. Оценки возможностей приборов измерения
2.1. Роторные
Измерение скорости ветра роторного анемометра МС-13. Анемометр с выключенным счетчиком устанавливают на столбе на нужной высоте, ввинчивая винт 11 в верхушку столба или деревянную пробку мачты (иногда измерения производят, держа прибор в вытянутой руке).
Анемометр следует устанавливать вертикально, плоской поверхностью корпуса параллельно направлению ветра (в таком положении анемометр поверяется), шкальной стороной к наблюдателю. Записывают показания всех трех стрелок. Через 20—30 с (вращения чашек без включенного счетчика) одновременно включают счетчик и секундомер и через заданное время (обычно 10 мин) выключают и записывают новые показания анемометра. Разность показаний счетчика делят на число секунд, определяя среднее число делений в секунду. Среднюю скорость в метрах в секунду находят по градуировочной кривой или таблице, имеющейся в поверочном свидетельстве данного анемометра.
При правильном обращении с прибором и строгом выполнении методики измерений ручной анемометр обеспечивает надежные результаты измерений скорости ветра. Погрешность анемометра (0,3+0,05 V) м/с, где V — значение измеренной скорости. Через каждые 100 ч эксплуатации анемометр следует подвергать повторной поверке.
Измерение скорости ветра АРИ. Анемометр устанавливается на мачте высотой около 2 м, его можно также держать в руке, подняв над головой так, чтобы он свободно обдувался ветром. Анемометр должен быть повернут шкалой к наблюдателю. Отсчет следует делать не ранее чем через 10 с, когда скорость вертушки установится. Анемометр благодаря инерционности его подвижной системы несколько осредняет результаты измерений (интервал осреднения 5—6 с). При измерении скорости ветра малой порывистости достаточно произвести 2—3 отсчета с интервалом 5—10 с, при порывистом ветре— 10—12 отсчетов. Скорость вычисляется, как среднее из полученных отсчетов.
Если в поверочном свидетельстве имеются поправки, их вносят в показания анемометра.. Погрешность измерений составляет ±(0,5 + 0,051) м/с. Анемометр следует подвергать поверке не реже одного раза в год.
Анемометры. Чашечные анемометры (рис. 1.2) применяются главным образом для измерения средней скорости движения воздуха от 1 до 20 м/с. Приемной частью анемометра является четырех чашечная метеорологическая вертушка для измерения скорости ветра независимо от его направленности. Для измерения скорости анемометр вносят в воздушный поток так, чтобы ось вертушки чашечного анемометра располагалась перпендикулярно воздушному потоку. Для малых значений скоростей в каждой точке необходимо провести измерение 2 раза, при несоответствии результатов в пределах + 5% выполняют дополнительные измерения. При измерении скорости движения воздуха в проемах наружных ограждений зданий, в проемах между помещениями и тому подобное анемометры закрепляют на стойках или штангах, чтобы не заслонять площадь живого сечения проема, в котором производят измерение. В отверстиях площадь 1-2 м 2 средняя скорость движения определяется при медленном перемещении анемометра по всему сечению. При больших размерах сечение разбивается на несколько равновеликих площадей, и измерение проводят в каждой из них.
Взаимодействие электромагнитного поля (индуцируемого тока) и магнитного поля постоянного магнита создает приложенный к стаканчику момент
(1.1)
где n— скорость вращения магнита (об/с),k1— коэффициент пропорциональности, зависящий от конструктивных особенностей тахометра (линейных размеров магнита, магнитопровода, стаканчика, зазора, формы, размеров и числа полюсов магнита, степени его намагниченности и т. д.); для данного тахометраk1является постоянной величиной.
Под воздействием момента М1стаканчик 11 начнет поворачиваться вместе с осью 13, закручивая пружину 14, при этом пружина создает противодействующий закручиванию момент
(1.2)
где φ—угол поворота стаканчика 11 и его оси 13 (угол закручивания пружины), определяется по положению стрелки 12 относительно шкалы 10, — коэффициент, зависящий от конструкции пружины (линейных размеров, числа и диаметра витков) и материала, из которого она изготовлена. Стаканчик 11 поворачивается до положения, при котором установится равенство моментовM1=M2; подставляя их значения, получаем
(1.3)
Учитывая, что в анемометре скорость вращения оси (на которую насаживается вертушка) пропорциональна скорости ветра, т. е.
(1.4)
где с — коэффициент пропорциональности, скорость ветра может быть выражена в виде
(1.5)
Так как с,к1ик2— величины постоянные для данного прибора, то шкала прибора равномерная и может иметь деления в единицах скорости ветра (в м/с), т. е.
(1.6)
Коэффициенты k2иk1 зависят от температуры (с ростом температурыk2убывает,ak1растет). Для исключения влияния температуры на показания прибора в тахометре имеется термокомпенсатор 6.