การวัดความเร็วและทิศทางลมมีวิธีใดบ้าง?
ความเร็วลม หมายถึง ระยะทางที่กระแสลมไหลในหน่วยเวลา แรงลม หมายถึง แรงลมเมื่อพัดวัตถุ ไม่มีเกรดสำหรับความเร็วลม แต่มีเกรดสำหรับพลังงานลม และความเร็วลมเป็นพื้นฐานสำหรับการแบ่งระดับของพลังงานลม โดยทั่วไป ความเร็วลมยิ่งสูงและระดับลมยิ่งสูง พลังทำลายล้างของลมก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
1. เหตุใดจึงต้องเน้นการวัดความเร็วลมและแรงลม
แรงลมและความเร็วลมเป็นดัชนีสำคัญในการวิจัยทางอุตุนิยมวิทยา และยังเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ผู้คนให้ความสนใจอีกด้วย ไม่เพียงแต่มีผลกระทบอย่างมากต่อกิจกรรมประจำวันของผู้คนเท่านั้น แต่ยังมีความสำคัญอย่างมากต่อการวิจัยทางอุตุนิยมวิทยา การนำทาง และงานอื่นๆ ดังนั้น การวัดความเร็วลมและทิศทางล่วงหน้าจึงเอื้อต่อการพัฒนากิจกรรมต่างๆ อย่างราบรื่น
2. การวัดความเร็วลมและทิศทางลมมีวิธีใดบ้าง?
ตามหลักการวัด เราจะแนะนำวิธีการประเภทต่างๆ ต่อไปนี้: การวัดแบบดั้งเดิม วิธีเชิงกล วิธีอัลตราโซนิก และวิธีแคลอริเมตริก
การวัดแบบดั้งเดิม
1. การวัดทิศทางลม: ใช้กังหันลม
ทิศทางของลูกศรทิศทางลมบนกังหันลมจะบ่งบอกทิศทางลมในขณะนั้น เมื่อมีมุมที่แน่นอนระหว่างใบพัดลมกับทิศทางของกระแสลม กระแสลมจะสร้างแรงกดที่ส่วนท้ายของใบพัด ขนาดของมันคือสัดส่วนกับการฉายของรูปทรงเรขาคณิตของใบพัดลมบนระนาบแนวตั้งของทิศทางการไหลของอากาศ ส่วนหัวของใบพัดมีพื้นที่รับลมเล็กน้อย และปีกหางมีพื้นที่รับลมขนาดใหญ่ แรงดันลมที่เกิดจากความแตกต่างของแรงดันนี้ทำให้ใบพัดหมุนรอบแกนตั้งจนกระทั่งใบพัดสัมผัสกับกระแสลม ขนาน. สามารถสังเกตทิศทางลมได้ง่ายจากตำแหน่งสัมพัทธ์ระหว่างใบพัดลมกับเสาชี้แนวราบหลักคงที่
2. การวัดความเร็วลม: ใช้เครื่องวัดความเร็วลม
มีแผ่นดันลมรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าบนเครื่องตรวจจับลม และติดตั้งโครงรูปโค้งข้างแผ่นดันลม และมีฟันยาวและสั้นอยู่บนโครง จำนวนฟันที่ยาวและสั้นที่ยกขึ้นโดยแผ่นความดันลมจะบ่งบอกถึงขนาดของแรงลม และยิ่งมีแรงลมมาก ระดับความเร็วลมก็จะยิ่งสูงขึ้น
การวัดลมกล
การวัดลมแบบกลไก เช่น การวัดลมแบบมาตรวัดลม มีลักษณะเหมือนนาฬิกาจักรกล และโดยทั่วไปจะใช้วัดลมในเพลา จำเป็นต้องประมาณความเร็วลมก่อน จากนั้นใช้มาตรวัดลมและนาฬิกาจับเวลาเพื่อรีเซ็ตตัวชี้ของมาตรวัดลมและนาฬิกาจับเวลาเป็นศูนย์ จากนั้นทำให้มาตรวัดลมหันเข้าหากระแสลมและตั้งฉากกับทิศทางของลม ไหล. หลังจากเกจวัดลมเดินเบาเป็นเวลา 30 วินาที ให้เปิดสวิตช์เกจวัดลมและนาฬิกาจับเวลาพร้อมกันเพื่อเริ่มการวัด ควรสังเกตว่าการวัดลมในส่วนเดียวกันจะต้องไม่น้อยกว่า 3 ครั้ง และการวัดลมจะต้องดำเนินไปอย่างราบรื่นในระหว่างขั้นตอนการวัดลม ตัวอย่างเช่น เซ็นเซอร์ความเร็วลมและทิศทางใช้วิธีการวัดแรงลมเชิงกลทั่วไป ซึ่งทำให้ใช้พลังงานลมได้ดีขึ้นและสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตพลังงานลมแบบใหม่
อัลตราโซนิกความเร็ว
หลักการทำงานของการวัดลมแบบอัลตราโซนิกคือการใช้วิธีความแตกต่างของเวลาแบบอัลตราโซนิกเพื่อให้ได้การวัดความเร็วและทิศทางลม เนื่องจากความเร็วการแพร่กระจายของเสียงในอากาศจะซ้อนทับกับความเร็วลมในทิศทางลม ถ้าคลื่นอัลตราโซนิกเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกับลม ความเร็วจะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันหากคลื่นอัลตราโซนิกเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับลม ความเร็วของคลื่นก็จะช้าลง ดังนั้น ภายใต้เงื่อนไขการตรวจจับคงที่ ความเร็วของคลื่นอัลตราโซนิกที่แพร่กระจายในอากาศสามารถสอดคล้องกับฟังก์ชันความเร็วลมได้ สามารถคำนวณความเร็วลมและทิศทางลมได้อย่างแม่นยำ
วิธีการวัดหลักการแคลอริเมตริก
ตัวอย่างทั่วไปของการใช้หลักการแคลอริเมตริกในการวัดความเร็วลมคือเครื่องวัดความเร็วลม หลักการพื้นฐานของมันคือการวางลวดโลหะบางๆ ลงในของไหล และให้ความร้อนกับลวดผ่านกระแสไฟฟ้าเพื่อทำให้อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิของของไหล ดังนั้นความเร็วลมของสายไฟจึงเรียกว่า "สายด่วน" เมื่อของเหลวไหลผ่านเส้นลวดในแนวดิ่ง จะช่วยดึงความร้อนส่วนหนึ่งของเส้นลวดออกไปและทำให้อุณหภูมิของเส้นลวดลดลง ตามทฤษฎีการแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยการพาความร้อนแบบบังคับ มีความสัมพันธ์ระหว่างความร้อน Q ที่สูญเสียไปโดยสายร้อนและความเร็ว v ของของไหล เครื่องวัดความเร็วลมเป็นเครื่องมือที่สามารถวัดความเร็วลมต่ำได้ ประกอบด้วยสองส่วน: โพรบแท่งลูกร้อนและเครื่องมือวัด หัววัดมีกระเปาะแก้วที่มีขดลวดนิโครมและเทอร์โมคัปเปิลสองตัวพันอยู่ภายในกระเปาะ จุดต่อเย็นของเทอร์โมคัปเปิลจะติดอยู่กับเสาฟอสเฟอร์บรอนซ์ที่สัมผัสโดยตรงกับการไหลของอากาศ เมื่อกระแสจำนวนหนึ่งผ่านวงแหวนทำความร้อน อุณหภูมิของกระเปาะแก้วจะสูงขึ้น ระดับของการเพิ่มนั้นสัมพันธ์กับความเร็วลม และระดับของการเพิ่มจะมากเมื่อความเร็วลมมีขนาดเล็ก มิฉะนั้นระดับการเพิ่มขึ้นจะน้อย ขนาดของการเพิ่มขึ้นจะแสดงบนมาตรวัดโดยใช้เทอร์โมคัปเปิล ตามการอ่านมาตรวัดไฟฟ้า ให้ตรวจสอบ Calibration Curve เพื่อหาความเร็วลมในขณะนั้น
