Máy đo tốc độ gió – Nguyên lý hoạt động và ứng dụng
Máy đo tốc độ gió là công cụ quan trọng trong các ứng dụng khí tượng và công nghiệp. Đo tốc độ gió giúp kiểm tra các tham số như phạm vi đo, độ chính xác và thời gian phản hồi của thiết bị. Các loại máy đo tốc độ gió phổ biến bao gồm kiểu quay, kiểu áp suất, kiểu nhiệt, âm thanh và ống Pitot. Các thiết bị này hỗ trợ rất nhiều trong các nghiên cứu và phân tích khí tượng.
Máy đo tốc độ gió là thiết bị không thể thiếu trong các ứng dụng khí tượng, bảo vệ môi trường và công nghiệp. Việc chọn lựa máy đo tốc độ gió phù hợp rất quan trọng để đảm bảo đo chính xác và hiệu quả trong từng tình huống. Dụng cụ đo gió giúp xác định tốc độ gió trong nhiều điều kiện khác nhau, từ môi trường tự nhiên đến các ứng dụng công nghiệp.
Các loại dụng cụ đo tốc độ gió
Dụng cụ đo hướng gió sử dụng cột chỉ hướng, và ghi lại sự thay đổi của hướng gió theo thời gian thông qua các phương pháp tự ghi như cơ học, điện tử, và chuyển đổi quang học. Dụng cụ đo tốc độ gió sử dụng đồng hồ đo tốc độ gió (hoặc máy đo tốc độ gió). Các loại đồng hồ đo tốc độ gió (gồm các loại máy đo tốc độ gió, đồng hồ đo tốc độ gió) thông dụng hiện nay bao gồm các loại sau:
- Đồng hồ đo tốc độ gió kiểu quay: Đo tốc độ gió thông qua việc kiểm tra số vòng quay của cánh quạt, được sử dụng trong quan sát khí tượng.
- Đồng hồ đo tốc độ gió kiểu áp suất: Đo tốc độ gió thông qua tác động áp suất của gió (áp suất gió tỷ lệ với bình phương tốc độ gió).
- Đồng hồ đo tốc độ gió kiểu nhiệt: Đo tốc độ gió thông qua tỷ lệ mất nhiệt của vật thể bị đốt nóng, liên quan đến tốc độ không khí xung quanh.
- Đồng hồ đo tốc độ gió âm thanh: Đo tốc độ gió thông qua mối quan hệ giữa tốc độ truyền sóng âm trong không khí và tốc độ gió.
- Đồng hồ đo tốc độ gió kiểu ống Pitot: Có một lỗ nhỏ tạo thành góc vuông với mặt dòng chảy ở mặt trước, bên trong chứa các ống mỏng lấy áp suất từ các lỗ này. Qua việc đo chênh lệch áp suất (trước là áp suất toàn phần, sau là áp suất tĩnh), có thể tính được tốc độ gió.
Hình 1. Các loại đồng hồ đo tốc độ gió
Nguyên lý hoạt động của máy đo tốc độ gió
Máy đo tốc độ gió thường gồm hai phần: một cảm biến áp suất và một cảm biến nhiệt độ. Cảm biến áp suất đo sự chênh lệch áp suất tĩnh khi không khí di chuyển để tính toán tốc độ gió. Cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ không khí xung quanh, vì tốc độ gió và nhiệt độ có mối liên hệ chặt chẽ. Sự thay đổi nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến mật độ không khí và do đó ảnh hưởng đến đo lường tốc độ gió.
Cụ thể, máy đo tốc độ gió đưa dòng không khí qua một lỗ nhỏ và đo sự chênh lệch áp suất ở hai bên lỗ để tính tốc độ gió. Khi gió thổi qua lỗ, áp suất sẽ cao hơn ở phía nhập và thấp hơn ở phía xuất. Sự khác biệt này sẽ được cảm biến phát hiện và chuyển đổi thành tín hiệu số, từ đó tính toán tốc độ gió.
Các ứng dụng chính của máy đo tốc độ gió
- Đo tốc độ và hướng dòng chảy trung bình.
- Đo tốc độ dao động của dòng chảy và phổ của nó.
- Đo ứng suất Reynolds trong dòng chảy xoáy và sự tương quan tốc độ của hai điểm, tương quan thời gian.
- Đo lực cắt tại bề mặt (thường dùng đầu dò màng nhiệt đặt ngang với bề mặt, nguyên lý tương tự như đo tốc độ bằng sợi nóng).
- Đo nhiệt độ của chất lỏng (sử dụng đường cong thay đổi điện trở của đầu dò với nhiệt độ chất lỏng đã biết, từ đó xác định nhiệt độ).
Kết luận
Trong thực tế, máy đo tốc độ gió có rất nhiều loại với nguyên lý hoạt động khác nhau, từ cơ học, điện tử đến siêu âm. Việc hiểu rõ các thông số như độ chính xác, phạm vi đo và thời gian phản hồi của từng loại máy sẽ giúp người dùng lựa chọn thiết bị phù hợp. Máy đo tốc độ gió là công cụ thiết yếu cho các công việc liên quan đến khí tượng và bảo vệ môi trường. Để đảm bảo hiệu quả đo lường, các dụng cụ đo gió cần phải phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật đã được công nhận.
