آنمومیتر یا بادسنج پرتابل چیست؟
دستگاه اندازه گیری سرعت باد پرتابل یا آنمومتر های پرتابل، تجهیزات قابل حمل بسیار کاربردی هستند که سرعت و جهت باد را اندازه گیری می کنند. این دستگاه از آنمومترهای ارزان قیمت تا ایستگاه های آب و هوایی قابل حمل را شامل می شود که می توانند فشار هوا را اندازه بگیرند و پیش بینی های بسیار دقیقی را ارایه دهند.
باد سنج می تواند اندازه سرعت کلی، اندازه سرعت در صفحه افقی یا مولفه سرعت را در یک جهت خاص اندازه گیری کند. سرعت سنج باد یا آنمومتر، کاربردهای مختلفی دارند و بسته به مدل آن ها می توانند کمیت هایی چون فلو و دما را نیز اندازه گیری کنند.
باد سنج ابزاری است که سرعت باد و فشار باد را اندازه گیری می کند. باد سنج ها ابزار مهمی برای هواشناسان هستند، که الگوهای هوا را مطالعه می کنند. همچنین فیزیکدانان، که روش حرکت هوا را مطالعه می کنند، از سرعت سنج باد استفاده می کنند.
یک باد سنج تغییر در برخی از خصوصیات فیزیکی مایع یا تأثیر سیال بر روی یک دستگاه مکانیکی وارد شده در جریان را، جهت تعیین سرعت باد تشخیص می دهد.
باد سنج هات وایر محبوب ترین نوع بادسنج با دمای ثابت است و شامل یک عنصر سیم ریز گرم شده الکتریکی (قطر 0.00016 اینچ و طول 0.05 اینچ) است که توسط سوزن هایی در انتهای آن پشتیبانی می شود. بادسنج هات وایر برای گازهای تمیز با سرعت کم مناسب است، همچنین می توان برای برخی از کاربردهای اندازه گیری دبی مایعات (از جمله دوغاب) فلومتر ونتوری را نیز در نظر گرفت.
انواع بادسنج (سرعت سنج باد)
بادسنج ها معمولاً به دو دسته بادسنج با دمای ثابت یا بادسنج با قدرت ثابت طبقه بندی می شوند. طیف گسترده ای از مدل های سرعت سنج باد برای اندازه گیری مستقیم سرعت باد و هوا وجود دارد. انواع سرعت سنج باد به شرح زیر می باشد:
- بادسنج پره ای
- بادسنج حرارتی یا هات وایر
- بادسنج فنجانی
- بادسنج التراسونیک
- بادسنج لیزری مادون قرمز
- بادسنج لیزری دوپلر
بادسنج های دما ثابت
بادسنج های دما ثابت به دلیل پاسخ فرکانس بالا، سطح نویز الکترونیکی پایین، ایمنی در برابر فرسودگی حسگر هنگام کاهش ناگهانی جریان هوا، سازگاری با سنسورهای فیلم داغ و کاربرد آن ها در دبی مایعات یا گاز، محبوب می باشند.
بادسنج های قدرت ثابت
بادسنج ها با قدرت ثابت سیستم بازخورد ندارند. در این بادسنج ها دما با دبی متناسب است. این بادسنج ها از محبوبیت کمتری برخوردار هستند زیرا خواندن جریان صفر آن ها پایدار نیست، پاسخ دما و سرعت کند است و جبران دما نیز محدود است.
بادسنج پره ای
در بادسنج های پره ای، محور چرخش موازی جهت باد می باشد و به طور معمول افقی است. در فضاهای باز جهت باد متفاوت است و محور باید تغییرات خود را دنبال کند. در مواردی که جهت حرکت هوا همیشه یکسان باشد، به عنوان مثال در شافت های تهویه معادن و ساختمان ها، پره های بادی، معروف به کنتور هوا استفاده می شود و نتایج رضایت بخشی را به بار می آورند. بادسنج های پره ای با عملکردهای اضافی مانند اندازه گیری دما، رطوبت، تبدیل حجمی و توانایی ثبت اطلاعات، در دسترس می باشند.
بادسنج های حرارتی (هات وایر، سیم داغ)
بادسنج های حرارتی از سیم بسیار ریز (به سفارش چند میکرومتر) یا عنصری که تا حدی دمای آن از دمای محیط بالاتر می رود، استفاده می شود. هوای عبوری دارای اثر خنک کننده است. از آنجا که مقاومت الکتریکی اکثر فلزات به درجه حرارت فلز بستگی دارد (تنگستن یک گزینه محبوب برای سیم های گرم است)، می توان بین مقاومت سیم و سرعت جریان رابطه ایجاد کرد.
روش های مختلفی برای اجرای این امر وجود دارد و دستگاه های هات وایر را می توان بیشتر به عنوان بادسنج جریان ثابت (CCA)، بادسنج ولتاژ ثابت (CVA) و بادسنج دما ثابت (CTA) طبقه بندی کرد. ولتاژ خروجی از این بادسنج ها به دلیل نوعی مدار داخل دستگاه است که سعی در ثابت نگه داشتن متغیر خاص (جریان، ولتاژ یا دما) دارد.
بادسنج های هات وایر اگرچه بسیار ظریف هستند، اما در مقایسه با سایر روش های اندازه گیری، دارای پاسخ فرکانس بسیار بالا می باشند و تقریباً برای مطالعه دقیق جریان های متلاطم یا هر جریانی که نوسانات سرعت سریع در آن استفاده شود، کاربرد دارند. همچنین سرعت سنج باد حرارتی با عملکردهای اضافی مانند اندازه گیری دما و توانایی ثبت اطلاعات در دسترس می باشند.
بادسنج های حرارتی با پروفیل سرعت و دما دارای کمترین سنسور موجود هستند. سنسورها هم سرعت و هم دما را اندازه می گیرند. سیستم ثبت اطلاعات چند نقطه ای به کاربر این امکان را می دهد مشخصات جریان را در برنامه نمایه و داده ها را به صورت گرافیکی تجزیه و تحلیل کند. و معمولاً در تونل های باد برای تجزیه و تحلیل برد مدار و گرماگیر استفاده می شوند.
بادسنج های رطوبت سنج دارای ویژگی های یک بادسنج هات وایر و یک سنسور رطوبت است که اطلاعات کامل محیطی را به مشتری می دهد. در این بادسنج ها سیستم ذخیره داده ها برای ذخیره اندازه گیری ها جهت بررسی های بعدی طراحی شده است. برخی از سرعت سنج های باد سرعت هوای ثبت شده را برای بررسی، نمودار سازی و تجزیه و تحلیل بیشتر در سیستم کامپیوتر بارگیری می کنند.
بادسنج های فنجانی
بادسنج فنجانی شامل سه یا چهار فنجان نیم کره ای می باشد که هر یک در یک انتهای بازوهای افقی نصب شده اند و به نوبه خود در زاویه های مساوی یکدیگر بر روی یک شافت عمودی نصب می شوند. جریان هوا از پشت فنجانی ها در جهت افقی، فنجانی ها را به روشی متناسب با سرعت باد می چرخاند. بنابراین، شمارش دورهای فنجان ها در یک بازه زمانی مشخص باعث تولید متوسط سرعت باد برای دامنه وسیعی از سرعت ها می شود.
هنگامی که رابینسون برای اولین بار بادسنج خود را طراحی کرد، او به اشتباه ادعا کرد که مهم نیست که اندازه فنجان یا بازوها چه مقدار باشد، فنجان ها همیشه با یک سوم سرعت باد حرکت می کنند. ظاهراً این مورد توسط برخی آزمایش های مستقل اولیه تأیید شده بود، اما بسیار دور از حقیقت بود. بعداً کشف شد که رابطه واقعی بین سرعت باد و فنجان ها که فاکتور بادسنج نامیده می شود، به ابعاد فنجان ها و بازوها بستگی دارد و ممکن است مقداری بین دو و کمی بیش از سه باشد.
بادسنج سه فنجانی توسط جان پترسون کانادایی در سال 1926 و بادسنج های فنجانی پیشرفته بعدی توسط Brevoort Joiner از ایالات متحده در سال 1935 ساخته شد که منجر به طراحی یک چرخ فنجانی شد که خطی بود و کمتر از 3٪ تا 60 مایل در ساعت خطا داشت. پترسون دریافت که هر فنجان حداکثر گشتاور را هنگامی تولید می کند که در دمای 45 درجه به جریان باد برسد. بادسنج سه فنجانی نیز دارای گشتاور ثابت تری بوده و سریع تر از دماسنج چهار فنجانی به واکنش پاسخ می دهد.
بادسنج سه فنجانی توسط درک وستون استرالیایی در سال 1991 اصلاح شد تا جهت باد و سرعت باد را اندازه گیری کند. وستون یک برچسب به یک فنجان اضافه کرد، که باعث می شود سرعت چرخ کاپ با حرکت برچسب به طور متناوب و در برابر باد، کم و زیاد شود. جهت باد از این تغییرات چرخه ای در سرعت چرخ فنجانی محاسبه می شود، در حالی که سرعت باد طبق معمول از متوسط چرخ فنجانی تعیین می شود.
در حال حاضر از سه بادسنج فنجان به عنوان استاندارد در صنعت برای مطالعات ارزیابی منابع باد استفاده می شود.
بادسنج التراسونیک
باد سنج های اولتراسونیک، برای اولین بار در دهه 1950 ساخته شد و از امواج صوتی فراصوت برای اندازه گیری سرعت باد استفاده می کنند. آن ها سرعت باد را بر اساس زمان جابجایی پالس های صوتی بین جفت مبدل ها اندازه گیری می کنند. اندازه گیری از جفت مبدل ها را می توان برای اندازه گیری سرعت در جریان 1 ، 2 یا 3 بعدی ترکیب کرد. باد سنج های صوتی بر این اصل کار می کنند که زمان حرکت امواج صوتی از طریق هوا تحت تأثیر مولفه سرعت باد موازی با جهت حرکت قرار می گیرد. عنصر اساسی یک باد سنج صوتی از یک ساطع کننده و گیرنده صدای مافوق صوت در انتهای مخالف یک حجم نمونه تشکیل شده است.
بادسنج های التراسونیک به دلیل تعداد قطعات متحرک کم، برای استفاده طولانی مدت در ایستگاه های هواشناسی خودکار در معرض هوا و شناورهای هوا مناسب می باشند، درشرایطی که صحت و اطمینان بادسنج های سنتی فنجانی و پره ای تحت تأثیر هوای شور یا گرد و غبار قرار می گیرد. عیب اصلی سرعت سنج باد التراسونیک اعوجاج جریان هوا توسط سازه پشتیبانی کننده مبدل ها است که برای به حداقل رساندن اثر، نیاز به تصحیح بر اساس اندازه گیری تونل باد دارد. نقطه ضعف بادسنج های التراسونیک دقت پایین تر به دلیل بارش است، جایی که قطره های باران ممکن است سرعت صدا را تغییر دهند.
از آنجا که سرعت صدا در دما متفاوت است و با تغییر فشار تقریباً پایدار است، همچنین از بادسنج های اولتراسونیک نیز به عنوان دماسنج استفاده می شود.
باد سنج صوتی دو بعدی (سرعت باد و جهت باد) در کاربردهایی مانند ایستگاه های هواشناسی، ناوبری کشتی، هواپیمایی، بویایی هوا و توربین های بادی استفاده می شود. نظارت بر توربین های بادی معمولاً به سرعت تازه سازی اندازه گیری سرعت باد 3 هرتز نیاز دارد، به راحتی توسط باد سنج های صوتی بدست می آید. بادسنج های صوتی سه بعدی به طور گسترده ای برای اندازه گیری میزان انتشار گازها و شارهای اکوسیستم با استفاده از روش کواریانس گردابی استفاده می شود که در آنالیزهای گاز مادون قرمز پاسخ سریع یا آنالیزگرهای مبتنی بر لیزر استفاده می شود.
انواع بادسنج های التراسونیک دو بعدی
- بادسنج التراسونیک دو مسیره: این سنسورها چهار بازو دارند. عیب این نوع سنسورها این است که وقتی باد به سمت مسیر التراسونیک می آید، بازوها جریان هوا را مختل می کنند و از دقت اندازه گیری حاصل می کاهند.
- بادسنج التراسونیک سه مسیره: این سنسورها سه بازو دارند. آن ها اندازه گیری افزایشی را در یک مسیر ایجاد می کنند که دقت حسگر را بهبود می بخشد و تلاطم آیرودینامیکی را کاهش می دهد.
بادسنج لیزری مادون قرمز
در باد سنج لیزری مادون قرمز دو پرتو نور که عمود بر هم هستند در نظر گرفته می شود و با گذر باد از میان این نورها بر اساس سرعت تغییر زاویه نور و زمان عبور، سرعت باد اندازه گیری می شود. با قرارگیری بادسنج لیزری مادون قرمز در یک مدار الکتریکی، سرعت تغییر زاویه، اندازه گیری می شود و سرعت باد محاسبه می گردد.
بادسنج لیزری دوپلر
در محیط بیرون استفاده از بادسنج های لیرزی بسیار مشکل است و از بادسنج لیزری دوپلر استفاده می شود. پرتوی مادون قرمز بی خطری در فضا تابانیده می شود و میزان لرزش نور بازتابیده شده از ذرات معلق در هوا مانند گرد و غبار قطرات آب و غیره اندازه گیری می شود و میزان سرعت باد را اندازه گیری می شود. هرچه لرزش و ارتعاش ذرات بیشتر باشد سرعت باد هم بیشتر می باشد.
مقایسه بادسنج هات وایر و بادسنج پره ای
بادسنج ها که گاهی اوقات متر باد یا سرعت هوا یا آنمومتر نامیده می شوند، معمولاً در دسته هات وایر یا پره ای قرار می گیرند. بادسنج هات وایر برای اندازه گیری دقیق جریان هوا در سرعت های بسیار پایین (به عنوان مثال، زیر 2000 فوت در دقیقه) بهترین است. برخی از مدل ها برای اندازه گیری سرعت های بالغ بر 15000 فوت در دقیقه طراحی شده اند اما هنوز هم توانایی اندازه گیری بسیار دقیق تا سرعت های بسیار پایین را دارند.
بادسنج پره ای برای درک سرعت هوا به یک پروانه چرخان متکی است. بادسنج های پره ای بهترین انتخاب برای اندازه گیری سرعت باد هستند. بادسنج هات وایر و پره ای، دارای ویژگی هایی جهت اندازه گیری دما می باشند.
بادسنج ایستگاه های هواشناسی
بادسنج فنجانی (که در ایستگاه های هواشناسی استفاده می شود) سرعت را در صفحه ای عمود بر محور فنجانی های چرخشی آن اندازه گیری می کند. اگر بادسنج فنجانی با شافت عمود بر افقی سوار شود، فقط عناصر باد را که به موازات زمین است اندازه گیری می کند.
بادسنج های دیگر مانند بادسنج های پره ای با نوک هم راستا با بردار سرعت کل استفاده می شوند. قبل از استفاده از بادسنج، تعیین چگونگی قرارگیری آن و اینکه چه مولفه ای از سرعت کل اندازه گیری آن را نشان می دهد، مهم است.
نحوه استفاده از بادسنج در مسیر مجرای هوا
از بادسنج ها به طور گسترده ای برای متعادل سازی مجاری هوا استفاده می شود. این امر با قرار دادن بادسنج های متعدد در سطح مقطع کانال یا لوله گاز و ثبت دستی قرائت سرعت در نقاط مختلف محقق می شود. سرعت جریان جرمی با محاسبه میانگین سرعت و ضرب آن در چگالی و اندازه گیری سطح مقطع کانال بدست می آید. برای مجاری استوانه ای، روش عبور از خط بالاترین دقت را فراهم می کند زیرا اثرات اصطکاک در امتداد دیواره های کانال را در نظر می گیرد. به دلیل تعداد اندازه گیری ها، عبور از مجاری هوا کاری زمان بر است. بادسنج های مبتنی بر ریز پردازنده ها برای اتوماتیک کردن این روش در دسترس هستند.
به دلیل کوچک بودن و شکنندگی سیم، بادسنج های هات وایر در معرض تجمع و شکستگی کثیفی هستند. این بادسنج ها به طور گسترده ای در HVAC و برنامه های تهویه استفاده می شود. بادسنج های بزرگ و ناهموار نیز برای کاربردهای صنعتی با تقاضای بیشتر در دسترس هستند. برای اطمینان از شکل گیری مناسب پروفیل سرعت، یک قسمت مستقیم کانال در بالادست ایستگاه بادسنج (معمولاً به طول 10 قطر) تهیه می شود. از نازل تهویه برای از بین بردن اثرات لایه مرزی استفاده می شود. اگر جایی برای قسمت مستقیم لوله وجود نداشته باشد، می توان یک صاف کننده جریان لانه زنبوری را به مجموعه سنسور وارد کرد.
واحد اندازه گیری بادسنج (آنمومتر، سرعت سنج باد)
بسیاری از بادسنج ها دارای واحدهای اندازه گیری قابل انتخاب توسط کاربر هستند و می توان سرعت باد بر حسب واحدهای فوت بر دقیقه (ft/min)، متر بر ثانیه (m/s)، MPH، کیلومتر بر ساعت (km/h)، knots اندازه گیری کرد.
کاربرد آنمومتر یا سرعت سنج باد در صنعت و علوم
بادسنج معمولاً جریان های گازی را اندازه گیری می کند. از دماسنج پره ای، بادسنج حرارتی و بادسنج فنجانی (که معمولاً در ایستگاه های هواشناسی استفاده می شود) بیشتر برای اندازه گیری میانگین سرعت استفاده می شود، در حالی که معمولاً هنگام اندازه گیری مشخصات تلاطم، از اندازه گیری های عرضی در سطح مقطع، از بادسنج هات وایر استفاده می شود. به طور کلی سرعت سنج باد در موارد زیر کاربرد دارد:
- سیستم های گرمایشی
- سرعت بادها
- نیروگاه های بادی
- بررسی وضعیت هوا
- دما
- علم هواشناسی
نحوه انتخاب سرعت سنج باد یا بادسنج پرتابل
- قابلیت های اندازه گیری سرعت، رطوبت، دما، فلو
- رنج اندازه گیری
- پراب مجزا و یا پراب سرخود
- واحدهای اندازه گیری: متر بر ثانیه، فوت بر ثانیه، کیلومتر بر ثانیه، مایل بر ساعت، Knots
- قابلیت دارا بودن کارت حافظه ثبت اطلاعات و در صورت وجود میزان آن
- قابلیت اتصال به کامپیوتر
دقت آنمومترها و جهت اندازه گیری باد
دقت اندازه گیری دستگاه های بادسنج با توجه به قیمت و مکانیزم ساختشان متفاوت است. به طور کلی هرچه قیمت دستگاه بالاتر می رود، دقت اندازه گیری آن افزایش می یابد. دقت دستگاه آنمومتر پرتابل معمولا حدود 3 درصد می باشد. برخی از آنمومترها که دارای توربین اضافه هستند، قادر به اندازه گیری جهت باد نیز هستند.
محل قرارگیری بادسنج
آنمومترها باید در جایی قرار گیرند که مانعی مثل درخت یا دیوار برای دریافت باد وجود نداشته باشد، تا بتواند اندازه گیری دقیق و قابل اعتمادی انجام دهد. از جمله فضاهای مناسبی که معمولا دستگاه بادسنج را در آن قرار می دهند می توان به بالای ستون ها، بالای ساختمان و فضاهای باز اشاره نمود.
با سلام، احتراما خواستم در خصوص بادسنج ثابت جهت نصب در سایت های صنعتی اطلاعات بهم بدین و یه مدل خوب و کاربردی معرفی کنید. ممنون می شم راهنمایی بفرمایید. با سپاس.
سلام جناب حسینی زاده عزیز، همکاران واحد مشاوره فنی با شما تماس خواهند گرفت.