مقياس شدة الريح

في علم الأرصاد الجوية ، مقياس سرعة الرياح (من الكلمة اليونانية القديمة άνεμος ( ánemos ) " رياح " و μέτρον ( métron ) "قياس") هو جهاز يقيس سرعة الرياح واتجاهها . وهو أداة شائعة الاستخدام في محطات الأرصاد الجوية . أقدم وصف معروف لمقياس سرعة الرياح كان من قبل المهندس المعماري والمؤلف الإيطالي ليون باتيستا ألبيرتي (1404-1472) في عام 1450.
تاريخ
لم يتغير مقياس سرعة الرياح كثيرًا منذ تطويره في القرن الخامس عشر. ويقال إن ألبرتي هو من اخترعه حوالي عام 1450. وفي القرون التالية، طور العديد من الآخرين، بما في ذلك روبرت هوك (1635-1703)، إصداراتهم الخاصة، مع اعتبار البعض عن طريق الخطأ مخترعه. في عام 1846، قام توماس رومني روبنسون (1792-1882) بتحسين التصميم باستخدام أربع أكواب نصف كروية وعجلات ميكانيكية. في عام 1926، طور عالم الأرصاد الجوية الكندي جون باترسون (1872-1956) مقياس سرعة الرياح ثلاثي الأكواب، والذي تم تحسينه بواسطة بريفورت وجوينر في عام 1935. في عام 1991، أضاف ديريك ويستون القدرة على قياس اتجاه الرياح. في عام 1994، طور أندرياس بفليتش مقياس سرعة الرياح الصوتي. [1]
أجهزة قياس سرعة الرياح
مقاييس سرعة الرياح الكأسية

اخترع القس الدكتور جون توماس رومني روبنسون من مرصد أرماغ نوعًا بسيطًا من مقياس سرعة الرياح في عام 1845. وكان يتكون من أربع أكواب نصف كروية على أذرع أفقية مثبتة على عمود رأسي. كان تدفق الهواء عبر الكؤوس في أي اتجاه أفقي يدير العمود بمعدل يتناسب تقريبًا مع سرعة الرياح. لذلك، فإن حساب دورات العمود على مدى فترة زمنية محددة ينتج قيمة تتناسب مع متوسط سرعة الرياح لمجموعة واسعة من السرعات. يُطلق على هذا النوع من الأجهزة أيضًا مقياس سرعة الرياح الدوراني .
أربعة أكواب
في مقياس سرعة الرياح ذي الأربعة أكواب، يكون تجويف أحد الكوبين موجهًا للرياح دائمًا، ويهب على ظهر الكوب المقابل. ونظرًا لأن نصف الكرة المجوف له معامل سحب يبلغ 0.38 على الجانب الكروي و1.42 على الجانب المجوف، [2] فإن القوة المتولدة على الكوب أكبر من تلك التي تعرض جانبه المجوف للرياح. وبسبب هذه القوة غير المتماثلة، يتم توليد عزم الدوران على محور مقياس سرعة الرياح، مما يتسبب في دورانه.
من الناحية النظرية، يجب أن تكون سرعة دوران مقياس سرعة الرياح متناسبة مع سرعة الرياح لأن القوة المنتجة على جسم تتناسب مع سرعة الغاز أو السائل المتدفق بجواره. ومع ذلك، في الممارسة العملية، تؤثر عوامل أخرى على سرعة الدوران، بما في ذلك الاضطرابات التي ينتجها الجهاز، وزيادة السحب في معارضة عزم الدوران الناتج عن الكؤوس وأذرع الدعم، والاحتكاك عند نقطة التثبيت. عندما صمم روبنسون لأول مرة مقياس سرعة الرياح الخاص به، أكد أن الكؤوس تحركت بمقدار ثلث سرعة الرياح، دون أن تتأثر بحجم الكأس أو طول الذراع. وقد تم تأكيد ذلك على ما يبدو من خلال بعض التجارب المستقلة المبكرة، لكنه كان غير صحيح. بدلاً من ذلك، تعتمد نسبة سرعة الرياح وسرعة الكؤوس، عامل مقياس سرعة الرياح ، على أبعاد الكؤوس والأذرع، ويمكن أن يكون لها قيمة بين اثنين وأكثر قليلاً من ثلاثة. بمجرد اكتشاف الخطأ، كان لا بد من تكرار جميع التجارب السابقة التي تنطوي على مقاييس سرعة الرياح.
ثلاثة أكواب
أدى مقياس سرعة الرياح ثلاثي الأكواب الذي طوره الكندي جون باترسون في عام 1926، والتحسينات اللاحقة التي أدخلها بريفورت وجوينر من الولايات المتحدة في عام 1935، إلى تصميم عجلة كوبية باستجابة خطية تقريبًا وخطأ أقل من 3% حتى سرعة 60 ميلاً في الساعة (97 كم/ساعة). وجد باترسون أن كل كوب ينتج أقصى عزم دوران عندما يكون بزاوية 45 درجة بالنسبة لتدفق الرياح. كما كان لمقياس سرعة الرياح ثلاثي الأكواب عزم دوران أكثر ثباتًا واستجاب بشكل أسرع للهبات من مقياس سرعة الرياح رباعي الأكواب.
ثلاثة أكواب اتجاه الرياح
تم تعديل مقياس سرعة الرياح ثلاثي الكؤوس من قبل الدكتور الأسترالي ديريك ويستون في عام 1991 لقياس اتجاه الرياح أيضًا. أضاف علامة إلى أحد الكؤوس، مما تسبب في زيادة سرعة عجلة الكأس ونقصانها مع تحرك العلامة بالتناوب مع الرياح وضدها. يتم حساب اتجاه الرياح من هذه التغيرات الدورية في السرعة، بينما يتم تحديد سرعة الرياح من متوسط سرعة عجلة الكأس.
أصبحت أجهزة قياس سرعة الرياح ذات الثلاثة أكواب حاليًا هي المعيار الصناعي لدراسات وممارسات تقييم موارد الرياح .
مقاييس سرعة الرياح
أحد الأشكال الأخرى لمقياس سرعة الرياح الميكانيكي هو مقياس سرعة الرياح ذي الريشة . يمكن وصفه بأنه طاحونة هوائية أو مقياس سرعة المروحة. على عكس مقياس سرعة روبنسون، الذي يكون محور دورانه رأسيًا، يجب أن يكون محور مقياس سرعة الرياح ذي الريشة موازيًا لاتجاه الريح وبالتالي أفقيًا. علاوة على ذلك، نظرًا لأن الرياح تختلف في الاتجاه ويجب أن يتبع المحور تغيراتها، فيجب استخدام ريشة رياح أو أي جهاز آخر لتحقيق نفس الغرض.
وبالتالي، يجمع مقياس سرعة الرياح بين مروحة وذيل على نفس المحور للحصول على قياسات دقيقة ومضبوطة لسرعة الرياح واتجاهها من نفس الجهاز. [3] يتم قياس سرعة المروحة بواسطة عداد الدورات وتحويلها إلى سرعة الرياح بواسطة شريحة إلكترونية. وبالتالي، يمكن حساب معدل التدفق الحجمي إذا كانت مساحة المقطع العرضي معروفة.
في الحالات التي يكون فيها اتجاه حركة الهواء هو نفسه دائمًا، كما هو الحال في تهوية أعمدة المناجم والمباني، يتم استخدام دوارات الرياح المعروفة باسم عدادات الهواء، والتي تعطي نتائج مرضية. [4]
- مقاييس سرعة الرياح
-
نمط الريشة لمقياس سرعة الرياح
-
مقياس سرعة الرياح اليدوي ذو الريشة المنخفضة السرعة
-
مقياس سرعة الرياح الرقمي المحمول أو مقياس سرعة الرياح بيرام.
مقاييس سرعة الرياح ذات الأسلاك الساخنة

تستخدم مقاييس سرعة الرياح السلكية الساخنة سلكًا رفيعًا (بحجم عدة ميكرومترات) يتم تسخينه كهربائيًا إلى درجة حرارة أعلى من درجة حرارة المحيط. يعمل الهواء المتدفق عبر السلك على تبريد السلك. نظرًا لأن المقاومة الكهربائية لمعظم المعادن تعتمد على درجة حرارة المعدن ( يعتبر التنغستن خيارًا شائعًا للأسلاك الساخنة)، فيمكن الحصول على علاقة بين مقاومة السلك وسرعة الهواء. [5] في معظم الحالات، لا يمكن استخدامها لقياس اتجاه تدفق الهواء، ما لم يتم ربطها بدوارة الرياح.
توجد عدة طرق لتنفيذ ذلك، ويمكن تصنيف أجهزة الأسلاك الساخنة إلى أجهزة قياس سرعة الرياح ذات التيار الثابت (CCA )، وأجهزة قياس سرعة الرياح ذات الجهد الثابت (CVA )، وأجهزة قياس سرعة الرياح ذات درجة الحرارة الثابتة (CTA). وبالتالي فإن الجهد الناتج من أجهزة قياس سرعة الرياح هذه هو نتيجة لنوع ما من الدوائر داخل الجهاز تحاول الحفاظ على ثبات المتغير المحدد (التيار أو الجهد أو درجة الحرارة)، وفقًا لقانون أوم .
بالإضافة إلى ذلك، يتم أيضًا استخدام مقاييس سرعة الرياح PWM ( تعديل عرض النبضة )، حيث يتم استنتاج السرعة من خلال طول الوقت لنبضة متكررة من التيار والتي تجعل السلك يصل إلى مقاومة محددة ثم تتوقف حتى يتم الوصول إلى عتبة "أرضية"، وفي هذا الوقت يتم إرسال النبضة مرة أخرى.
تتمتع مقاييس سرعة الرياح السلكية الساخنة، على الرغم من حساسيتها الشديدة، باستجابة تردد عالية للغاية ودقة مكانية دقيقة مقارنة بأساليب القياس الأخرى، وعلى هذا النحو يتم استخدامها عالميًا تقريبًا للدراسة التفصيلية للتدفقات المضطربة، أو أي تدفق تكون فيه تقلبات السرعة السريعة موضع اهتمام.
النسخة الصناعية من مقياس سرعة الرياح بالأسلاك الدقيقة هي مقياس التدفق الحراري ، والذي يتبع نفس المفهوم، لكنه يستخدم دبوسين أو خيطين لمراقبة التباين في درجة الحرارة. تحتوي الخيوط على أسلاك دقيقة، لكن تغليف الأسلاك يجعلها أكثر متانة وقادرة على قياس تدفق الهواء والغاز والانبعاثات بدقة في الأنابيب والقنوات والمداخن. غالبًا ما تحتوي التطبيقات الصناعية على أوساخ من شأنها إتلاف مقياس سرعة الرياح بالأسلاك الساخنة الكلاسيكي.

أجهزة قياس سرعة الرياح باستخدام الليزر دوبلر
في قياس سرعة الرياح باستخدام الليزر دوبلر ، تستخدم أجهزة قياس سرعة الرياح باستخدام الليزر دوبلر شعاعًا من الضوء من الليزر مقسمًا إلى شعاعين، ينتشر أحدهما خارج مقياس سرعة الرياح. تتدفق الجسيمات (أو المواد البذرية التي يتم إدخالها عمدًا) مع جزيئات الهواء بالقرب من مكان خروج الشعاع، وتنعكس أو تتناثر الضوء مرة أخرى إلى جهاز الكشف، حيث يتم قياسه بالنسبة لشعاع الليزر الأصلي. عندما تكون الجسيمات في حركة كبيرة، فإنها تنتج تحول دوبلر لقياس سرعة الرياح في ضوء الليزر، والذي يستخدم لحساب سرعة الجسيمات، وبالتالي الهواء حول مقياس سرعة الرياح. [6]

يوجد مسمار مركزي يمنع الطيور من الاقتراب.
أجهزة قياس سرعة الرياح بالموجات فوق الصوتية

تستخدم أجهزة قياس سرعة الرياح بالموجات فوق الصوتية، التي تم تطويرها لأول مرة في خمسينيات القرن العشرين، موجات صوتية فوق صوتية لقياس سرعة الرياح. وهي تقيس سرعة الرياح بناءً على وقت انتقال النبضات الصوتية بين أزواج المحولات . [7]
الوقت الذي تستغرقه نبضة صوتية للانتقال من أحد المحولات إلى زوجها يتناسب عكسيًا مع سرعة الصوت في الهواء بالإضافة إلى سرعة الرياح في نفس الاتجاه: حيث هو وقت الطيران، هي المسافة بين المحولات، هي سرعة الصوت في الهواء و هي سرعة الرياح. بعبارة أخرى، كلما كانت الرياح تهب بسرعة أكبر، كلما كانت نبضة الصوت أسرع. لتصحيح سرعة الصوت في الهواء (والتي تختلف وفقًا لدرجة الحرارة والضغط والرطوبة) يتم إرسال نبضات صوتية في كلا الاتجاهين ويتم حساب سرعة الرياح باستخدام أوقات الطيران الأمامية والعكسية: حيث هو وقت الطيران الأمامي والعكس .
نظرًا لأن أجهزة قياس سرعة الرياح بالموجات فوق الصوتية لا تحتوي على أجزاء متحركة، فإنها تحتاج إلى القليل من الصيانة ويمكن استخدامها في البيئات القاسية. وهي تعمل على نطاق واسع من سرعات الرياح. ويمكنها قياس التغيرات السريعة في سرعة الرياح واتجاهها، حيث تأخذ العديد من القياسات في كل ثانية، وبالتالي فهي مفيدة في قياس أنماط تدفق الهواء المضطرب.
العيب الرئيسي لهذه المحولات هو تشوه تدفق الهواء بسبب الهيكل الداعم للمحولات، الأمر الذي يتطلب تصحيحًا يعتمد على قياسات نفق الرياح لتقليل التأثير. كما يمكن أن تتسبب قطرات المطر أو الجليد على المحولات في حدوث أخطاء.
نظرًا لأن سرعة الصوت تتغير مع درجة الحرارة، وتكون مستقرة تقريبًا مع تغير الضغط، تُستخدم أجهزة قياس سرعة الصوت بالموجات فوق الصوتية أيضًا كمقاييس حرارة .
يمكن دمج القياسات من أزواج المحولات لإنتاج قياس للسرعة في تدفق أحادي أو ثنائي أو ثلاثي الأبعاد. تُستخدم مقاييس سرعة الرياح الصوتية ثنائية الأبعاد (سرعة الرياح واتجاهها) في تطبيقات مثل محطات الأرصاد الجوية والملاحة البحرية والطيران وعوامات الطقس وطواحين الهواء. تتطلب مراقبة توربينات الرياح عادةً معدل تحديث لقياسات سرعة الرياح يبلغ 3 هرتز، [8] ويمكن تحقيقه بسهولة بواسطة مقاييس سرعة الرياح الصوتية. تُستخدم مقاييس سرعة الرياح الصوتية ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع لقياس انبعاثات الغاز وتدفقات النظم البيئية باستخدام طريقة التباين الدوامي عند استخدامها مع أجهزة تحليل الغاز بالأشعة تحت الحمراء سريعة الاستجابة أو أجهزة التحليل القائمة على الليزر .
أجهزة قياس سرعة الرياح بالرنين الصوتي

مقاييس سرعة الرياح بالرنين الصوتي هي نوع أحدث من مقاييس سرعة الرياح الصوتية. اخترع سافاس كابارتيس هذه التقنية وحصل على براءة اختراعها في عام 1999. [9] في حين تعتمد مقاييس سرعة الرياح الصوتية التقليدية على قياس وقت الرحلة، تستخدم أجهزة استشعار الرنين الصوتي موجات صوتية رنانية (فوق صوتية) داخل تجويف صغير مخصص لهذا الغرض من أجل إجراء قياساتها.

تم بناء مجموعة من المحولات فوق الصوتية في التجويف، والتي تستخدم لإنشاء أنماط منفصلة للموجات الدائمة عند الترددات فوق الصوتية. عندما تمر الرياح عبر التجويف، يحدث تغيير في خصائص الموجة (تحول الطور). من خلال قياس مقدار تحول الطور في الإشارات المستقبلة بواسطة كل محول، ثم معالجة البيانات رياضيًا، يتمكن المستشعر من توفير قياس أفقي دقيق لسرعة الرياح واتجاهها.
نظرًا لأن تقنية الرنين الصوتي تمكن من القياس داخل تجويف صغير، فإن أجهزة الاستشعار تميل إلى أن تكون أصغر حجمًا من أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الأخرى. إن الحجم الصغير لأجهزة قياس سرعة الرياح بالرنين الصوتي يجعلها قوية جسديًا وسهلة التسخين، وبالتالي مقاومة للتجمد. تعني هذه المجموعة من الميزات أنها تحقق مستويات عالية من توفر البيانات وهي مناسبة تمامًا للتحكم في توربينات الرياح وغيرها من الاستخدامات التي تتطلب أجهزة استشعار صغيرة قوية مثل الأرصاد الجوية في ساحة المعركة. إحدى المشكلات المتعلقة بهذا النوع من أجهزة الاستشعار هي دقة القياس عند مقارنتها بجهاز استشعار ميكانيكي مُعاير. بالنسبة للعديد من الاستخدامات النهائية، يتم تعويض هذا الضعف من خلال طول عمر المستشعر وحقيقة أنه لا يتطلب إعادة المعايرة بمجرد تثبيته.
أجهزة قياس ضغط الرياح

تم تقسيم التصميمات الأولى لأجهزة قياس سرعة الرياح التي تقيس الضغط إلى فئتين: الصفائح والأنابيب.
مقاييس سرعة الرياح اللوحية
هذه هي أول مقاييس سرعة الرياح الحديثة. وهي تتكون من لوحة مسطحة معلقة من الأعلى بحيث تنحرف الرياح عن اللوحة. في عام 1450، اخترع المهندس المعماري الإيطالي ليون باتيستا ألبيرتي أول مقياس سرعة ميكانيكي من هذا القبيل؛ [10] وفي عام 1663 أعاد روبرت هوك اختراعه. [11] [12] تتألف الإصدارات اللاحقة من هذا الشكل من لوحة مسطحة، إما مربعة أو دائرية، يتم الحفاظ عليها عمودية على الرياح بواسطة ريشة الرياح. يتم موازنة ضغط الرياح على وجهها بواسطة زنبرك. يحدد ضغط الزنبرك القوة الفعلية التي تمارسها الرياح على اللوحة، ويتم قراءتها إما على مقياس مناسب أو على مسجل. لا تستجيب الأجهزة من هذا النوع للرياح الخفيفة، وهي غير دقيقة لقراءات الرياح العالية، وهي بطيئة في الاستجابة للرياح المتغيرة. تم استخدام مقاييس سرعة الرياح اللوحية لتشغيل إنذارات الرياح العالية على الجسور.
مقاييس سرعة الرياح الأنبوبية

يتكون مقياس سرعة الرياح الذي ابتكره جيمس ليند عام 1775 من أنبوب زجاجي على شكل حرف U مثبت رأسياً ويحتوي على مقياس ضغط سائل (مقياس ضغط)، مع ثني أحد الطرفين في اتجاه أفقي لمواجهة تدفق الرياح وتغطية الطرف الرأسي الآخر. ورغم أن ليند لم يكن الأول، إلا أنه كان أكثر أجهزة قياس سرعة الرياح عملية وشهرة من هذا النوع. فإذا هبت الرياح في فوهة الأنبوب، فإنها تتسبب في زيادة الضغط على أحد جانبي المقياس. وتتسبب الرياح فوق الطرف المفتوح للأنبوب الرأسي في حدوث تغير بسيط في الضغط على الجانب الآخر من المقياس. ويشير الفرق الناتج في الارتفاع بين ساقي الأنبوب على شكل حرف U إلى سرعة الرياح. ومع ذلك، يتطلب القياس الدقيق أن تكون سرعة الرياح مباشرة في الطرف المفتوح للأنبوب؛ فالانحرافات الصغيرة عن الاتجاه الحقيقي للرياح تتسبب في اختلافات كبيرة في القراءة.
استخدم مقياس سرعة الرياح الأنبوبي المعدني الناجح الذي ابتكره ويليام هنري دينز في عام 1892 نفس فرق الضغط بين فوهة الأنبوب المستقيم المفتوح المواجه للرياح وحلقة من الثقوب الصغيرة في الأنبوب الرأسي المغلق عند الطرف العلوي. وكلاهما مثبتان على نفس الارتفاع. فروق الضغط التي يعتمد عليها العمل صغيرة جدًا، وتتطلب وسائل خاصة لتسجيلها. يتكون المسجل من عوامة في غرفة محكمة الغلق مملوءة جزئيًا بالماء. يتم توصيل الأنبوب من الأنبوب المستقيم بأعلى الغرفة المغلقة ويتم توجيه الأنبوب من الأنابيب الصغيرة إلى الأسفل داخل العوامة. نظرًا لأن فرق الضغط يحدد الموضع الرأسي للعوامة، فإن هذا يعد مقياسًا لسرعة الرياح. [13]
إن الميزة الكبرى لمقياس سرعة الرياح الأنبوبي تكمن في حقيقة مفادها أن الجزء المكشوف يمكن تركيبه على عمود مرتفع، ولا يتطلب أي تزييت أو عناية لسنوات؛ ويمكن وضع جزء التسجيل في أي وضع مناسب. ويتطلب الأمر وجود أنبوبين للتوصيل. قد يبدو للوهلة الأولى أن توصيلة واحدة تكفي، لكن الاختلافات في الضغط التي تعتمد عليها هذه الأجهزة ضئيلة للغاية، بحيث يجب مراعاة ضغط الهواء في الغرفة التي يوضع فيها جزء التسجيل. وبالتالي، إذا اعتمد الجهاز على تأثير الضغط أو الشفط وحده، وتم قياس هذا الضغط أو الشفط مقابل ضغط الهواء في غرفة عادية حيث يتم إغلاق الأبواب والنوافذ بعناية ثم حرق صحيفة في المدخنة، فقد ينتج تأثير يعادل رياحًا بسرعة 10 أميال في الساعة (16 كم في الساعة)؛ وقد يؤدي فتح نافذة في طقس سيء، أو فتح باب، إلى تغيير التسجيل بالكامل.
في حين أن مقياس سرعة الرياح Dines كان به خطأ بنسبة 1% فقط عند سرعة 10 ميل في الساعة (16 كم/ساعة)، إلا أنه لم يستجب بشكل جيد للرياح المنخفضة بسبب الاستجابة الضعيفة للريشة المسطحة المطلوبة لتحويل الرأس نحو الريح. في عام 1918، تغلبت ريشة ديناميكية هوائية بقوة عزم دوران تعادل ثمانية أضعاف عزم الريشة المسطحة على هذه المشكلة.
مقاييس سرعة الرياح الثابتة باستخدام أنبوب بيتو
تستخدم مقاييس سرعة الرياح الأنبوبية الحديثة نفس المبدأ المستخدم في مقياس سرعة الرياح Dines، ولكن باستخدام تصميم مختلف. يستخدم التنفيذ أنبوب بيتو ستاتيك ، وهو أنبوب بيتو بفتحتين، بيتو وستاتيك، يستخدم عادة في قياس سرعة الطائرات. يقيس منفذ بيتو الضغط الديناميكي للفم المفتوح للأنبوب برأس مدبب يواجه الرياح، ويقيس المنفذ الساكن الضغط الساكن من الثقوب الصغيرة على طول الجانب في ذلك الأنبوب. يتم توصيل أنبوب بيتو بذيل بحيث يجعل رأس الأنبوب يواجه الرياح دائمًا. بالإضافة إلى ذلك، يتم تسخين الأنبوب لمنع تكوين جليد رطب على الأنبوب. [14] يوجد خطان من الأنبوب إلى الأجهزة لقياس الفرق في ضغط الخطين. يمكن أن تكون أجهزة القياس عبارة عن مقاييس ضغط أو محولات ضغط أو مسجلات مخططات تناظرية . [15]
مقياس سرعة الرياح لكرات تنس الطاولة
إن جهاز قياس سرعة الرياح الشائع للاستخدام الأساسي مصنوع من كرة تنس طاولة مربوطة بخيط. فعندما تهب الرياح أفقيًا، فإنها تضغط على الكرة وتحركها؛ ولأن كرات تنس الطاولة خفيفة الوزن للغاية، فإنها تتحرك بسهولة في الرياح الخفيفة. إن قياس الزاوية بين جهاز الكرة المربوطة بالخيط والخط العمودي يعطي تقديرًا لسرعة الرياح.
يستخدم هذا النوع من مقياس سرعة الرياح في الغالب في تدريس مستوى المدرسة المتوسطة، حيث يقوم معظم الطلاب بصنعه بأنفسهم، ولكن تم أيضًا إطلاق جهاز مماثل على متن مركبة فينيكس للهبوط على سطح المريخ . [16]
تأثير الكثافة على القياسات
في مقياس سرعة الرياح الأنبوبي، يتم قياس الضغط الديناميكي بالفعل، على الرغم من أن المقياس عادة ما يكون متدرجًا كمقياس للسرعة. إذا اختلفت كثافة الهواء الفعلية عن قيمة المعايرة، بسبب اختلاف درجة الحرارة أو الارتفاع أو الضغط الجوي، يلزم إجراء تصحيح للحصول على سرعة الرياح الفعلية. يجب إضافة ما يقرب من 1.5% (1.6% فوق 6000 قدم) إلى السرعة المسجلة بواسطة مقياس سرعة الرياح الأنبوبي لكل 1000 قدم (5% لكل كيلومتر) فوق مستوى سطح البحر.
تأثير التثليج
في المطارات، من الضروري الحصول على بيانات دقيقة للرياح في جميع الظروف، بما في ذلك هطول الأمطار المتجمدة. كما أن قياس سرعة الرياح مطلوب أيضًا في مراقبة والتحكم في تشغيل توربينات الرياح، والتي تكون في البيئات الباردة عرضة للتجمد داخل السحابة. يغير التجمد من الديناميكا الهوائية لمقياس سرعة الرياح وقد يمنعه تمامًا من العمل. لذلك، يجب تسخين مقاييس سرعة الرياح المستخدمة في هذه التطبيقات داخليًا. [17] يتوفر كل من مقاييس سرعة الرياح الكأسية ومقاييس سرعة الرياح الصوتية حاليًا بإصدارات مُدفأة.
موقع الأداة
لكي تكون سرعات الرياح قابلة للمقارنة من مكان إلى آخر، يجب مراعاة تأثير التضاريس، وخاصة فيما يتعلق بالارتفاع. ومن الاعتبارات الأخرى وجود الأشجار، والوديان الطبيعية والاصطناعية (المباني الحضرية). يبلغ ارتفاع مقياس سرعة الرياح القياسي في التضاريس الريفية المفتوحة 10 أمتار. [18]
انظر أيضا
- مقياس تدفق الهواء
- أنيموي ، للأصل القديم لاسم هذه التكنولوجيا
- منظار الرياح ، جهاز قديم لقياس أو توقع اتجاه الرياح أو الطقس
- محطة الطقس الآلية للمطار
- ليلة الريح العاتية
- قياس سرعة صورة الجسيمات
- توربينات الرياح سافونيوس
- التنبؤ بطاقة الرياح
- تشغيل الرياح
- Windsock ، مؤشر بسيط وعالي الوضوح لسرعة الرياح واتجاهها التقريبي
ملحوظات
- ^ "تاريخ مقياس سرعة الرياح". مجلة الطاقة المنطقية. 2012-06-18.
- ^ سحب السوائل الديناميكي لسيجارد هورنر، 1965، ص 3-17، الشكل 32(صفحة 60 من 455)
- ^ المنظمة العالمية للأرصاد الجوية . "Vane anemometer". Eumetcal . مؤرشف من الأصل في 8 أبريل 2014. استرجاع 6 أبريل 2014 .
- ^ متنوع (2018-01-01). الموسوعة البريطانية، الطبعة الحادية عشرة، المجلد 2، الجزء 1، الشريحة 1. برابهات براكاشان.
- ^ "شرح مقياس سرعة الرياح بالأسلاك الساخنة". eFunda. مؤرشف من الأصل في 10 أكتوبر 2006. تم الاسترجاع في 18 سبتمبر 2006 .
- ^ إيتن، بول د. (29 يونيو 1976). "مقياس سرعة الرياح بالليزر دوبلر". مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية بالولايات المتحدة . تم الاسترجاع في 18 سبتمبر 2006 .
- ^ مقاييس سرعة الرياح الصوتية (مركز علوم الغلاف الجوي - جامعة مانشستر) ، تم استرجاعها في 29 فبراير 2024
- ^ جيبهاردت ، يوخن (20 ديسمبر 2010). “الفصل الحادي عشر: أنظمة وتقنيات مراقبة حالة توربينات الرياح”. في دالسجارد سورنسن، جون؛ ن سورنسن، ينس (محرران). أنظمة طاقة الرياح: تحسين التصميم والبناء من أجل التشغيل الآمن والموثوق . إلسفير. ص 329-349. رقم ISBN 9780857090638.
- ^ كابارتيس، سافاس (1999) "مقياس سرعة الرياح باستخدام موجة ثابتة عمودية على تدفق السوائل وموجة متنقلة عمودية على الموجة الثابتة" براءة اختراع أمريكية رقم 5,877,416
- ^ “دوارات الرياح ومقاييس شدة الريح”. الرحلات العلمية في توسكانا متحف جاليليو - Istituto e Museo di Storia della Scienza.
- ^ هوك، روبرت (1746) [1663]. "طريقة لصنع تاريخ للطقس". تاريخ الجمعية الملكية في لندن . بقلم سبرات، توماس .
- ^ ووكر، مالكولم. "تاريخ مكتب الأرصاد الجوية". مطبعة جامعة كامبريدج.
شجعت الجمعية الملكية عادة إجراء ملاحظات الطقس بانتظام وبشكل منهجي، وفي وقت مبكر من عام 1663 قدم هوك إلى الجمعية بحثه بعنوان "طريقة لعمل تاريخ للطقس".
- ^ Dines, WH (1892). "Anemometer Comparisons". Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society . 18 (83): 168. Bibcode :1892QJRMS..18..165D. doi :10.1002/qj.4970188303 . تم الاسترجاع في 14 يوليو 2014 .
- ^ "الأجهزة: مقياس سرعة الرياح الثابت بأنبوب بيتو، الجزء الأول". مرصد جبل واشنطن. مؤرشف من الأصل في 14 يوليو 2014. تم الاسترجاع في 14 يوليو 2014 .
- ^ "الأجهزة: مقياس سرعة الرياح الثابت بأنبوب بيتو، الجزء الثاني". مرصد جبل واشنطن. مؤرشف من الأصل في 14 يوليو 2014. تم الاسترجاع في 14 يوليو 2014 .
- ^ "مشروع Telltale". أرشيف 20 فبراير 2012 على موقع Wayback Machine
- ^ ماكونين، لاسي؛ ليهتونين، بيرتي؛ هيل، لوري (2001). "قياس سرعة الرياح في ظروف الجليد". مجلة تكنولوجيا الغلاف الجوي والمحيطات . 18 (9): 1457. رمز Bibcode : 2001JAtOT..18.1457M. doi : 10.1175/1520-0426(2001)018<1457:AIIC>2.0.CO;2 .
- ^ Oke, Tim R. (2006). "3.5 سرعة الرياح واتجاهها" (PDF) . إرشادات أولية للحصول على ملاحظات الأرصاد الجوية التمثيلية في المواقع الحضرية . الأدوات وطرق المراقبة. المجلد 81. المنظمة العالمية للأرصاد الجوية. ص 19-26. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2022-10-09 . تم الاسترجاع في 4 فبراير 2013 .
مراجع
- الأدوات الجوية، دبليو إي نولز ميدلتون وأثيلستان ف. سبيلهاوس، الطبعة الثالثة المنقحة، مطبعة جامعة تورنتو، تورنتو، 1953
- اختراع الأجهزة الأرصادية، WE Knowles Middleton، مطبعة جونز هوبكنز، بالتيمور، 1969
روابط خارجية
- . الموسوعة البريطانية . المجلد. 2 (الطبعة التاسعة). 1878. ص 24-26.
- داينز ، ويليام هنري (1911). . الموسوعة البريطانية . المجلد. 2 (الطبعة الحادية عشرة). ص 2-3.
- وصف تطوير وبناء جهاز قياس سرعة الرياح بالموجات فوق الصوتية
- رسوم متحركة توضح مبدأ عمل الصوت (نظرية زمن الطيران) – Gill Instruments
- مجموعة من مقاييس سرعة الرياح التاريخية
- مبدأ العمل: قياس الرنين الصوتي – FT Technologies
- ثيرموبيديا، "أجهزة قياس سرعة الرياح (دوبلر الليزر)"
- ثيرموبيديا، "مقاييس سرعة الرياح (النبضات الحرارية)"
- ثيرموبيديا، "مقاييس سرعة الرياح (الريشة)"
- مقياس سرعة الرياح Rotorvane. قياس سرعة الرياح واتجاهها باستخدام مستشعر ثلاثي الكؤوس مُؤرشف من الأصل في 10 سبتمبر 2019 على موقع Wayback Machine
