Google překladač: English Deutsch

Anemometry jsou ve velké zkratce přístroje používané k měření rychlosti proudění vzduchu a síly větru. Běžně se používají v meteorologii, instalačních a servisních pracích a v mnoha dalších oblastech, kde je důležité sledovat atmosférické podmínky a průtok plynů.

TME 1 anemometr RD

• Typy anemometrů a mechanismus fungování
• Doplňkové funkce a charakteristika
• Pitotova a Prandtlova trubice
• Anemometry a Beaufortova stupnice
• Použití anemometrů
• Jaký anemometr zvolit

Přehled klíčových typů anemometrů
Anemometry jsou důležité v mnoha oblastech života, pomáhají mimo jiné sledovat a porozumět povětrnostním podmínkám, což je důležité v kontextu různých lidských činností. Tato zařízení podporují člověka při zvyšování bezpečnosti letů nebo při řízení ventilačních systémů, stejně jako při výrobě zelené energie získávané z větru.
Anemometry lze zhruba rozdělit do několika různých typů, z nichž každý má své vlastní použití. Jejich nejčastěji používané typy jsou:
Rotační anemometry: skládají se z rotoru, který se otáčí v důsledku působení síly větru, přičemž rychlost otáčení rotoru je úměrná rychlosti větru, což umožňuje provést měření. Rotor je obvykle umístěn kolmo ke směru větru, což umožňuje nejefektivněji měřit rychlost větru. Taková zařízení mohou být poněkud náchylná k chybám měření v podmínkách měnícího se směru větru či v přítomnosti překážek v blízkosti rotoru. Jejich přesnost tedy závisí na celé řadě faktorů, včetně konstrukce samotného přístroje, charakteristik větru, podmínek prostředí a objektů umístěných v okolí měřicího bodu.
Směrové anemometry: pomáhají určit nejen rychlost větru, ale také jeho směr, protože jejich klíčovým prvkem je rotor, který se otáčí nejen kolem své osy, ale také ve svislé rovině. Směroměr může mít podobu přídavného rotoru nebo vlajky na otočné plošině, ale funkci lze realizovat i umístěním samotného základního rotoru na rotující rovinu (řešení se používá např. u komínových nástavců podporujících větrání v budovách).
Ultrazvukové anemometry: využívají jev šíření ultrazvukových vln ve větru. U tohoto typu anemometru se měření rychlosti větru provádí na základě doby, za kterou ultrazvuková vlna urazí vzdálenost mezi vysílačem a přijímačem nacházejícími se v určité vzdálenosti. Celé tajemství fungování ultrazvukového anemometru spočívá v tom, že jsou zde použity minimálně dva vysílače a dva přijímače ultrazvukových vln. Jedna sada skládající se z vysílače a přijímače je umístěna proti směru větru, zatímco druhá je umístěna v opačném směru – ve směru větru. V okamžiku zapnutí zařízení jsou přenášeny dva signály: jeden proti směru větru a druhý ve směru proudění vzduchu. Anemometr měří dobu letu obou signálů mezi příslušnými vysílači a přijímači, protože doba není totožná. Pokud vítr vane ve směru vlny, pak se doba přenosu signálu zkracuje, zatímco pokud vítr působí v opačném směru, pak signál potřebuje o něco delší dobu k překonání stejné vzdálenosti mezi vysílačem a přijímačem. Na základě tohoto rozdílu v době letu každého signálu anemometr vypočítá skutečnou rychlost větru.
Anemometry jsou poměrně přesné, ale jejich přesnost může být mírně ovlivněna povětrnostními faktory, jako je například teplota a vlhkost vzduchu. Na druhou stranu jejich použití má několik výhod, včetně absence pohyblivých mechanických částí (menší opotřebení a poruchovost) a nižších nákladů na údržbu.
Termické anemometry: jsou založeny na rozdílu teplot mezi senzory na pevné a pohyblivé základně. Tento druhý senzor je vystaven působení větru, což způsobuje jeho ochlazování. Naměřený teplotní rozdíl mezi dvěma senzory je pomocí vhodného algoritmu převeden na rychlost větru.
Dopplerovský anemometr: dopplerovský anemometr, známý také jako radarový anemometr, využívá princip Dopplerova jevu k měření rychlosti částic pohybujících se v plynu nebo ve směsi plynů, jako je například vzduch. Často se používá v meteorologii, zejména k měření rychlosti větru v atmosféře. Jeho fungování je založeno na Dopplerově jevu, který vypovídá o změně frekvence vlny vysílané zdrojem, když se zdroj i pozorovatel pohybují vůči sobě. V případě Dopplerova anemometru je elektromagnetická vlna (obvykle radarová) vysílána ve směru částic suspendovaných ve vzduchu (aerosoly, kapičky vody apod.). Od těchto částic se pak odráží a vrací se do detektoru. Rychlost zpětné vlny se mění v závislosti na rychlosti částic, která úměrně odpovídá okamžité rychlosti větru a umožňuje její určení. Celý proces probíhá v několika krocích:
vysílání vlny: Dopplerovský anemometr vysílá elektromagnetickou vlnu (nejčastěji v rádiovém nebo mikrovlnném pásmu) směrem k oblasti, kde se měří rychlost větru.
odraz vlny: elektromagnetická vlna se odráží od částic suspendovaných v plynu, které se pohybují pod vlivem větru,
změna frekvence: pokud se částice pohybují určitou rychlostí ve směru nebo proti směru vlny, mění frekvenci odražené vlny (Dopplerův jev),
detekce změny frekvence: anemometr měří změnu frekvence vlny odražené od částic, která je úměrná jejich radiální rychlosti,
výpočet rychlosti větru: na základě změny frekvence anemometr vypočítá radiální rychlost částic, na jejímž základě je přímo odvozena rychlost větru v dané oblasti. Dopplerovské anemometry se používají v meteorologii a v atmosférickém výzkumu (při studiu větru ve vyšších výškách, řízení letového provozu apod.). Jsou schopny poskytnout informace jak o rychlosti větru, tak i o směru větru. Na rozdíl od klasických anemometrů mohou Dopplerovy anemometry pracovat na velké vzdálenosti a za určitých povětrnostních podmínek jsou přesnější než jiné typy anemometrů.
Křídlový anemometr: křídlový anemometr je jednoduchý a oblíbený typ anemometru používaný k měření rychlosti větru. Skládá se z křížících se plochých lamel umístěných na kruhovém rameni. Ploché lamely jsou nastaveny pod určitým úhlem ke směru větru, což způsobuje jejich rotační pohyb.

Základní principy fungování křídlového anemometru jsou následující:
křídlové lamely: anemometr má tři nebo více plochých lamel (někdy nazývaných křídly), které jsou připevněny ke kruhovému rameni. Jsou nastaveny pod určitým úhlem ke směru větru a tento úhel se obvykle volí tak, aby poskytoval dostatečnou citlivost na rozdíly v rychlosti větru.
rotační pohyb: pod vlivem větru se ploché lamely zvednou a začnou se otáčet kolem osy ramene,
měření rychlosti: rychlost otáčení lamel je úměrná rychlosti větru, což umožňuje provést měření a určit rychlost větru v daném místě.
Křídlové anemometry jsou relativně levné a snadno se používají, díky čemuž jsou oblíbené pro použití v obecně chápaných terénních (polních) podmínkách. Mají však určitá omezení, například jsou méně přesné ve srovnání s pokročilejšími anemometry a jejich užitečnost se zužuje spíše na určování rychlosti větru s vynecháním směru.

Nejběžnější doplňkové funkce a vlastnosti moderních anemometrů
Moderní anemometry jsou pokročilá zařízení založená na digitálních výpočetních systémech. Nabízejí řadu funkcí, přičemž v popředí stojí přesné měření rychlosti větru za různých podmínek. Toto měření lze zobrazit v různých jednotkách, jako jsou uzly, kilometry za hodinu nebo metry za sekundu. Plní však několik dalších funkcí, z nichž jsou nejčastěji dostupné následující.
1. Měření směru větru: některé anemometry mají vestavěný kompas nebo příslušný senzor, který umožňuje měřit směr, ze kterého fouká vítr. Tato funkce je užitečná zejména v meteorologii, navigaci nebo v řízení letového provozu.
2. Funkce určení průměrné rychlosti: moderní anemometry mohou nabídnout funkci výpočtu průměrné rychlosti větru za určité časové období, což může být užitečné pro vědecký výzkum či při monitorování atmosférických podmínek.
3. Záznam dat a statistiky: některé moderní anemometry mají funkci záznamu dat, která umožňuje zaznamenávat výsledky měření v určitém časovém intervalu, a dokonce z nich extrahovat základní statistické parametry (průměr, medián, trendy). Tato funkce je velmi užitečná pro dlouhodobá měření a monitorování, mimo jiné pro vědecký výzkum.
4. Bezdrátové připojení a přenos dat: dnešní anemometry stále častěji nabízejí možnost bezdrátového přenosu dat, což umožňuje vzdáleně sledovat rychlost větru nebo přenášet data do jiných zařízení, jako jsou například počítače s analytickým softwarem.
5. Doplňkové funkce: v závislosti na modelu mohou mít anemometry různé doplňkové funkce, jako je podsvícený LCD displej, prahové alarmy, přesné měření teploty, teplotní kompenzace, vestavěný GPS modul či vlhkoměr pro měření vlhkosti. Více o funkčnosti napíšeme dále v textu.
6. Funkce Windchill: tato funkce je zjednodušeně řečeno schopnost zařízení vypočítat parametr, který určuje, jak rychlost větru ovlivňuje vnímanou teplotu vzduchu. Funkce Windchill je založena na jevu, kdy vítr způsobuje, že vnímaná člověkem teplota je nižší než skutečná teplota vzduchu. Proto lze pojem „windchill" přeložit jako „vnímaná teplota", což je zdánlivě velmi subjektivní parametr. Jedná se však pouze o zdání, protože anemometry, které měří teplotu, využívají informace o naměřené rychlosti větru a tato data (teplota a rychlost větru) jsou nepochybně objektivní informace. Otázkou zůstává, jak vypočítat parametr windchill – zařízení používají příslušné algoritmy, tedy matematické vzorce vytvořené ve spolupráci mnoha výzkumných center v rámci mnohaletého výzkumu vlivu větru na lidský organismus. Zatímco před dvěma desetiletími to byly dva nebo tři globálně standardizované vzorce, dnes se používají různé vzorce v závislosti na regionu a místně uznávaných meteorologických normách, a to vše proto, že parametr windchill je obzvláště důležitý v souvislosti s bezpečností a ochranou zdraví u mnoha sportovních disciplín. Vysoká rychlost větru při nízkých teplotách může zvýšit riziko omrzlin a podchlazení, a to jsou problémy, které významně ovlivňují zdraví a bezpečnost skokanů na lyžích nebo himálajských horolezců. Obyvatelé mírného pásma nebo prostě žijící nad 50. rovnoběžkou (na severní a jižní polokouli) musí navíc při svých každodenních činnostech v zimních podmínkách brát v úvahu i faktor větru. Meteorologická varování v těchto zeměpisných šířkách proto obvykle zohledňují jak objektivní teploty, tak i windchill, tedy teplotu, kterou subjektivně pociťuje lidské tělo vystavené působení nízké teploty a větru.
7. Trvanlivost a odolnost vůči povětrnostním vlivům: moderní anemometry jsou navrženy tak, aby byly trvanlivé a odolné vůči povětrnostním vlivům, což umožňuje jejich použití v různých prostředích, od horských až po mořské oblasti. Proto se často používají nárazuvzdorné materiály či obložení z měkkého plastu pohlcující energii. Za zmínku stojí také krytí (klasifikace IP), protože srážky jsou často spojeny se silným větrem, který je měřen anemometry.
Díky výše popsaným funkcím a vlastnostem jsou moderní anemometry všestranné nástroje, které se používají v mnoha různých oborech, jako je již zmíněná meteorologie či navigace, ale také ve sportu (mimo jiné skoky na lyžích a mnoho dalších neolympijských extrémních sportů) nebo při monitorování větrných elektráren.

Pitotova a Prandtlova trubice – zařízení, která jsou společně alternativou k anemometrům
Na úvod je třeba poznamenat, že žádné z těchto jednoduchých zařízení nemůže nahradit anemometr, protože každé z nich provádí jiné měření a za jiných podmínek: jedna trubice měří rychlost vzduchu (nebo vody), zatímco druhá měří tlak, přičemž tato měření jsou prováděna zařízeními umístěnými na pohybujícím, rychle se přemísťujícím objektu (letadlo nebo loď). Jsou-li však spojeny dohromady tvoří jakýsi Pitotův-Prandelův systém, který umožňuje poměrně přesně vypočítat rychlost větru, kterou by ukazoval nehybný anemometr.
Princip činnosti Pitotovy trubice, který umožňuje přesné měření rychlosti, je založen na výpočtu rozdílu tlaků mezi jejími dvěma oblastmi. V trubce ve tvaru písmene „L" jsou vytvořeny dva otvory – jeden z nich je směrován kolmo k průtoku (dynamický otvor) a druhý otvor je statický otvor, směrován podél proudu vzduchu. Rozdíl tlaků mezi těmito dvěma oblastmi je úměrný druhé mocnině rychlosti průtoku plynu nebo kapaliny (vzduchu nebo vody) a právě z tohoto vzorce lze snadno vypočítat potřebný parametr. Pitotova trubice se běžně používá v letectví. Obvykle se umisťuje na vnější povrch letadla, kde může být během letu vystavena přímému proudění vzduchu. Rozdíl tlaků mezi statickým kanálem a dynamickým otvorem Pitotovy trubice umožňuje měřit relativní rychlost vzduchu.
Prandtlova trubice, známá také jako statická trubice, se také používá v letectví a meteorologii, a to k měření statického tlaku v pohybujícím se plynu, například ve vzduchu během letu. Princip její činnosti je založen na předpokladu statického tlaku z otvoru směřovaného kolmo k proudění, a proto je namontován tak, aby se zabránilo vlivu dynamického tlaku (způsobeného pohybem vzduchu) na měření statického tlaku.
Mezi primární aplikace Prandtlovy trubice patří měření statického tlaku v letectví (trubice je namontována na vnějším povrchu letadla, například na křídle nebo na trupu letadla). Umožňuje například kalibraci měření dynamického tlaku získaných pomocí dříve popsané Pitotovy trubice a měření atmosférických parametrů (meteorologie), přičemž v popředí je měření atmosférického tlaku v různých výškách.
Použití obou trubic současně (Pitotův–Prandtlův systém) poskytuje mnohem širší škálu možností. Na základě dvou naměřených parametrů – dynamického tlaku (Pitotova trubice) a statického tlaku (Prandtlova trubice) – lze vypočítat další parametry, jako je rychlost vzduchu a výška, a tyto informace mají zásadní význam pro řízení letu, navigaci či meteorologii.

Anemometry a Beaufortova stupnice
Anemometry samy o sobě nespecifikují Beaufortovu stupnici, kterou v 19. století vyvinul sir Francis Beaufort (britský námořní důstojník), což je systém pro klasifikaci rychlosti větru, jenž popisuje různé stupně jeho rychlosti v závislosti na jeho vlivu na moře, což se projevuje velmi turbulentním způsobem. Anemometry se používají k přímému měření rychlosti větru, ale i když nepřiřazují výsledky ke konkrétní Beaufortově stupnici, lze jimi naměřené parametry poté porovnat s odpovídajícími stupni Beaufortovy stupnice a určit, jaký vliv by měl vítr při dané rychlosti na okolní prostředí (na vodu). Za zmínku také stojí, že mnoho moderních anemometrů poskytuje výsledky v jednotkách, jako jsou uzly, kilometry za hodinu nebo metry za sekundu, což ve skutečnosti usnadňuje jejich pozdější přiřazení k Beaufortově stupnici podle potřeby.

Kde se anemometry nejčastěji používají
Anemometry jsou široce používány v různých oblastech, z nichž některé již byly probrány.
1. Meteorologie: anemometry jsou základními nástroji v meteorologii. Používají se ke sledování rychlosti a směru větru, což je zásadní pro pochopení a předpovídání povětrnostních podmínek. Tato data se používají k vytváření předpovědí počasí, analýze klimatu a studiu změny klimatu v různých měřítkách.
2. Bezpečnost a průmysl: v některých případech se anemometry používají v průmyslu, zejména v odvětvích, kde rychlost větru může ovlivnit bezpečnost práce, například ve stavebnictví či na ropných plošinách na mořích a oceánech. Tato zařízení se také běžně používají při ovládání ventilačních a klimatizačních systémů v průmyslových halách, skladech či v kancelářských budovách.
3. Vědecký výzkum: anemometry jsou široce používány v různých oblastech vědeckého výzkumu, jako je fyzika atmosféry, environmentální inženýrství, geofyzika a aerodynamické inženýrství. Pomáhají při studiu pohybu vzduchu, dynamických atmosférických procesů a účinků větru na různé struktury a konstrukce.
4. Větrná energie: ve větrné energetice se anemometry používají k měření rychlosti větru v oblastech, kde se plánuje výstavba nových větrných farem. Tato měření jsou důležitá pro posouzení energetického potenciálu dané oblasti a optimální umístění větrných turbín a následný monitoring takové lokality. Anemometry se také používají k měření rekuperačních instalací.
5. Letectví: v letectví se anemometry používají k měření rychlosti větru na letištích, ale jsou také užitečné při sledování povětrnostních podmínek pro bezpečnost během vzletů a přistání letadel.
6. Oceánografie: anemometry pomáhají sledovat rychlost větru na mořích a oceánech. Tyto údaje jsou důležité pro námořní navigaci i pro pochopení mořského klimatu.
7. Extrémní sporty: při extrémních sportech, jako je například windsurfing, plachtění, lyžování nebo paragliding, se anemometry používají k měření rychlosti větru, což pomáhá sportovcům přizpůsobit své aktivity povětrnostním podmínkám.

Správná funkce anemometrů a získání přesných odečtů
Pro získání přesných odečtů je důležité dodržovat správné provozní postupy a vzít v úvahu určité faktory, které ovlivňují měření. Existuje několik zásadních tipů, které vám pomohou získat spolehlivé odečty a udržet anemometry v dobrém provozním stavu. Níže uvedený seznam obsahuje nejdůležitější z nich.
1. Kalibrace: pravidelná kalibrace anemometru je zásadní pro zachování jeho přesnosti měření. Je proto důležité pravidelně kontrolovat, zda je zařízení kalibrováno v souladu s doporučeními výrobce a v souladu s časovými intervaly stanovenými výrobcem.
2. Překážky v prostředí: hodnoty anemometru mohou být ovlivněny objekty nacházejícími se v prostředí. Je proto důležité zajistit, aby v prostředí nebyly žádné překážky, které by mohly rušit proudění vzduchu a ovlivňovat přesnost měření.
3. Vhodná montážní výška: v meteorologii nebo v letectví platí normy, které určují montážní výšku na 10 metrů nad úrovní terénu nebo letištní plochy. Tím se zabrání rušení způsobenému překážkami na zemi (např. místní zástavba).
4. Kolmé měření větru: směr, ze kterého vítr fouká, může ovlivnit, a obvykle ovlivňuje výsledky měření rychlosti. Proto by anemometry měly být drženy (namontovány) kolmo ke směru proudění vzduchu. To je zvláště důležité ve ventilačních instalacích, kde malé odchylky mohou výrazně změnit naměřené hodnoty. Je třeba mít na paměti, že na trhu je k dispozici příslušenství v podobě speciálních přírub, které pomáhají při přesném měření.
5. Péče o čistotu zařízení: před měřením se vždy ujistěte, že jsou senzory a samotný anemometr čisté. Nečistoty, stříkající voda a prach, led a námraza mohou ovlivnit výsledky měření a způsobit, že nebudou správné.

Anemometry v nabídce TME
Anemometry jsou zařízení, která jsou v nabídce TME a zahrnují až několik desítek modelů s různými úrovněmi technologické vyspělostí. Mezi přední výrobce v této skupině patří mimo jiné Extech, Beha-Amprobe, Tenmars, Fluke, Testo a Uni-T. Z těchto přibližně 60 modelů je naprostá většina anemometrů s funkcí měření teploty, zkráceně nazývaných termoanemometry, s měřicím rozsahem 0–70 °C. Za zmínku také stojí, že mnoho z nich má funkci přepínání ze stupňů Celsia na stupně Fahrenheita. Naproti tomu typický rozsah měření rychlosti proudění vzduchu se u drtivé většiny těchto modelů pohybuje mezi 0 a 25–32 metry za sekundu. Některé z nich jsou navíc vybaveny vlhkoměrem pro měření vlhkosti vzduchu a modulem pro měření atmosférického tlaku nebo kvantitativního průtoku vzduchu, přičemž naprostá většina z nich má paměť zaznamenaných měření v rozsahu od 8 do 100 jednotlivých výsledků. Dominují modely s digitálním LCD displejem, který má podsvícení užitečné při měření večer nebo v noci. Některé z nich mohou komunikovat drátově nebo bezdrátově s počítači, tablety nebo chytrými telefony mimo jiné pomocí rozhraní RS232 nebo Bluetooth, anebo pomocí připojení USB kabelem. Všechna tato zařízení jsou malá a praktická, napájená bateriemi nebo vestavěnými akumulátory.



Kalendář akcí

<<  Červen 2024  >>
 Po  Út  St  Čt  Pá  So  Ne 
       1  2
  3  4  5  6  7  8  9
10111213141516
17181920212223
24252627282930
Nejnovější akce

Žádné následující události

Odběr novinek

Newsletter T+Tnews

Zobrazit archiv T+T news