تُعرف الرياح وتحديد اتجاه ضربةها بالمراقب أو مقياس شدة الريح. يتم استخدام هذا الجهاز إذا كان من الضروري التحكم في معلمات حركة الكتل الهوائية.
مبدأ التشغيل
على الرغم من تنوع أجهزة قياس شدة الرياح ، والتي تختلف في التصميم ، إلا أن معظمها يعمل على مبدأ تحديد طبيعة عمل تدفق الهواء على العناصر الدوارة المتحركة.
أجهزة هذه الفئة قادرة على تحديد الحد الأقصى للتيار عندما ينفث التدفق في اتجاه معين. تقدم بعض النماذج مؤشرات على تدفق الهواء الحجمي ودرجة حرارة التدفق والرطوبة. وهكذا ، تتحول أداة وظيفية لقياس سرعة الرياح إلى محطة أرصاد جوية محمولة.
أنواع
هناك عدة أنواع منفصلة من الأجهزة القادرة على حساب سرعة الرياح. حاليًا ، يتم تمييز الأنواع التالية من الأجهزة لهذا الغرض:
- دوراني.
- دوامة؛
- الحرارية.
- دينامومترية.
- بصري.
- فوق صوتي.
دعونا نلقي نظرة فاحصة على الأجهزة من كل نوع ، وتحديد قدراتها وطرق عملها.
مقاييس شدة الريح الدوارة
يمكن تجهيز جهاز الأرصاد بأكواب أو شفرات تلعب دور العنصر الحساس. يتم تثبيت الأخير بشكل متحرك على قضيب رأسي ومتصل بالمقياس. تؤدي حركة التيارات الهوائية إلى تدوير هذه الأقراص الدوارة حول محور. أثناء تحركك ، تسجل آلية القياس عدد الثورات خلال فترة زمنية معينة. يتم توفير المعلومات المرئية بواسطة مقياس سرعة الرياح أو شاشة رقمية.
تم ابتكار تصميمات من هذا النوع لفترة طويلة. ومع ذلك ، على الرغم من ظهور أدوات أكثر تقدمًا ، لا تزال أجهزة قياس شدة الريح الدوارة تُستخدم بنجاح من قبل خبراء الأرصاد الجوية في جميع أنحاء العالم.
أجهزة قياس شدة الريح الدوامة
في مثل هذه الأجهزة ، يحدث قياس السرعة بسبب تأثير تدفق الهواء على دافع ضوئي يقع في مستوى عمودي. كما في الحالة السابقة ، فإن دوران المكره من خلال التأثير على النظام ينقل البيانات إلى آلية العد.
تعتبر أجهزة قياس شدة الريح المحمولة باليد هي الأكثر شيوعًا حاليًا. تُستخدم الأخيرة لقياس سرعة تدفق الهواء في أنظمة التهوية وخطوط الأنابيب ، ويتم تثبيتها في مجاري الهواء في المنشآت الصناعية والسكنية.
أجهزة قياس شدة الريح الحرارية
الأجهزة الحرارية ليست مطلوبة بشدة. في أغلب الأحيان ، تنشأ الحاجة إلى استخدامها عند قياس مؤشرات تدفقات الهواء البطيئة.
تعمل الرياح الحرارية على أساس مبدأ قياس درجة حرارة الفتيل المتوهج أو اللوح الخاص الذي يتم تطبيق ضغط الهواء عليه. بمعدلات تدفق مختلفة ، يتم إطلاق كمية معينة من الطاقة ، مما يسمح بالحفاظ على درجة حرارة أو أخرى للعنصر الحراري. بهذه الطريقة البسيطة ، يتم تحديد سرعة الرياح.
مقياس شدة عزم الدوران
يمكن لجهاز قياس سرعة الرياح أن يعمل أيضًا عن طريق تحديد مؤشرات الضغط لتدفق الرياح في منتصف أنبوب على شكل حرف L مغلق على جانب واحد. يتم الحصول على البيانات من خلال مقارنة ضغط الهواء الزائد خارج وداخل العنصر.
جهاز قياس ديناميكي لقياس سرعة الرياح لا يستخدم فقط في الأرصاد الجوية. يتم تثبيت أجهزة مماثلة في أنظمة التهوية ومجاري الغاز ، حيث يتم حساب معدل التدفق الحجمي وسرعتها.
أجهزة قياس شدة الريح بالموجات فوق الصوتية
يعتمد مبدأ تشغيل الأجهزة من هذه الفئة على التحديد عند جهاز الاستقبال ، اعتمادًا على مؤشرات تدفق الكتل الهوائية. فيما يلي أكثر الأجهزة الحديثة دقة عالية والتي تتيح لك أيضًا تحديد اتجاه تدفقات الرياح.
هناك أجهزة بالموجات فوق الصوتية ثلاثية الأبعاد وثنائية الأبعاد. الأول يجعل من الممكن الحصول على مؤشرات اتجاه حركة التدفقات في ثلاثة مكونات. في المقابل ، تتيح أداة الأرصاد الجوية ثنائية الأبعاد قياس اتجاه وسرعة الرياح فقط في المستوى الأفقي. تقوم بعض أنظمة الموجات فوق الصوتية بحساب درجة حرارة تيارات الهواء.
مقياس شدة الريح البصري
غالبًا ما يلجأ الفيزيائيون والمهندسون المشاركون في برامج الفضاء إلى استخدام أجهزة الليزر الضوئية لقياس سرعة واتجاه تدفقات الهواء. تعمل هذه الأجهزة وفقًا لتعريف اعتماد الضوء المشتت أو المنعكس بواسطة جسم متحرك على سرعته. لا تتضمن هذه الطريقة التأثير المباشر للمواد الغازية أو الصلبة أو السائلة على عناصر جهاز القياس.
نطاق أجهزة قياس شدة الرياح الضوئية واسع للغاية ، بدءًا من تحديد اتجاهات حركة المواد في الخلايا الحية والشعيرات الدموية وانتهاءً بحساب سرعة الغازات في الغلاف الجوي.
يساعد تشغيل أجهزة الليزر في حساب سرعة تدفق الهواء حول الأجسام المتحركة بدقة عالية ، ولا سيما المركبات والطائرات والأجسام الفضائية. تمكن الحسابات التي تم الحصول عليها الباحثين والمهندسين والميكانيكيين من تطوير أكثر الأشكال الديناميكية الهوائية في تصميم المعدات.
ما الذي يجب علي الانتباه إليه عند اختيار جهاز لقياس سرعة واتجاه تدفق الهواء؟ من الأهمية بمكان هنا قائمة المهام التي تم تعيينها للمستخدم. بناءً على ذلك ، تعتبر الخصائص التقنية التالية للجهاز مهمة:
- نطاق القياس الأقصى
- حجم الأخطاء.
- إمكانية التطبيق في ظروف درجات حرارة معينة ؛
- مستوى الأمان للمستخدم عند تعرض الجهاز لعوامل بيئية شديدة ؛
- النوع: جهاز ثابت أو محمول ؛
- درجة حماية الآلية من تأثيرات هطول الأمطار ؛
- طبيعة مصدر الطاقة للجهاز وطريقة توليد البيانات ؛
- أبعاد الجهاز
- القدرة على حساب المؤشرات في الليل (وجود الإضاءة الخلفية).
في الوقت الحاضر ، للتشغيل في ظروف درجات الحرارة المنخفضة للغاية ، من الممكن استخدام أجهزة الأرصاد الجوية مع السخانات. بالنسبة للمناجم والأعمدة ، يتم استخدام أجهزة قياس شدة الريح المتخصصة ، والتي يمكنها العمل بشكل صحيح في بيئة عالية الغبار وفي بيئة قابلة للانفجار. تتحمل هذه الأجهزة الوظيفية التعرض للرطوبة العالية وتظل تعمل مع تغيرات كبيرة في درجات الحرارة.
في النهاية
كما ترى ، بناءً على الاحتياجات الشخصية ، من الممكن اختيار الجهاز الأنسب لتسجيل مؤشرات تدفق الهواء. ومع ذلك ، هناك صعوبات هنا. نظرًا لأن جميع أجهزة قياس شدة الرياح هي أجهزة قياس ، فإنها تخضع لإصدار الشهادات والتصديق من قبل الوكالات الحكومية ذات الصلة.
