8 loại máy đo tốc độ gió hiện nay

18/07/2022

Lượt xem 317

Máy đo tốc độ gió (máy đo gió, thiết bị đo gió) là một thiết bị đo tốc độ và hướng gió. Máy đo gió là một công cụ quan trọng đối với các nhà khí tượng học, những người nghiên cứu thời tiết. Chúng cũng rất quan trọng đối với các công việc của các nhà vật lý, những người nghiên cứu các luồng không khí di chuyển. Đơn vị đo tốc độ gió phổ biến hiện nay là dặm trên giờ (mph), mét trên giây (m/s), Kilômét trên giờ (km/h). Hãy cùng CIC điểm qua 8 loại máy đo tốc độ gió phổ biến hiện nay nhé!

1. Máy đo tốc độ gió dạng cốc

Đây là một loại máy đo gió đơn giản được phát minh vào năm 1845 bởi Tiến sĩ John Thomas Romney Robinson. Nó bao gồm bốn cốc hình bán cầu đặt nằm ngang và được gắn trên một trục thẳng đứng. Luồng không khí đi qua cốc theo bất kỳ hướng nằm ngang nào sẽ làm quay trục với tốc độ gần đúng với tốc độ của gió. Do đó, việc đếm số vòng quay của trục trong một khoảng thời gian đã định sẽ biết được tốc độ gió trung bình. Vì hệ số cản là 0.38 ở mặt cầu và 1.42 ở mặt rỗng, do đó lực được tạo ra trên cốc khiến mặt rỗng  của cốc chịu tác động của gió. Bởi vì do lực không đối xứng này, momen xoắn được tạo ra trên trục của máy đo gió, khiến nó quay.

Máy đo gió ba cốc được phát triển bởi John Patterson vào năm 1926, và những cải tiến sau đó của Brevoort & Joiner vào năm 1935 giúp tăng độ chính xác với sai số dưới 3% đối với tốc độ gió 97km/h. Máy đo gió ba cốc cũng có momen xoắn ổn định hơn và phản ứng nhanh hơn với sự thay đổi tốc độ gió so với máy đo gió bốn cốc. Máy đo gió ba cốc hiện là tiêu chuẩn công nghiệp cho các nghiên cứu và khảo sát, đánh giá tài nguyên gió.

 

may-do-gio-dang-coc
Máy đo gió dạng cốc

 

2. Máy đo tốc độ gió dạng cánh quạt

Một trong những dạng khác của máy đo vận tốc cơ học là máy đo gió dạng cánh quạt. Không giống như máy đo gió của Robinson, có trục quay là thẳng đứng, máy đo gió cánh quạt phải có trục song song với hướng gió và do đó nó nằng ngang. Hơn nữa, vì gió thay đổi theo dướng và trục phải tuân theo sự thay đổi của nó, nên phải sử dụng cánh gió hoặc một số phụ trợ khác để đo gió.

Máy đo gió cánh quạt có thể kết hợp cánh quạt và phụ trợ đo hướng gió trên cùng một trục để có thể đo được các phép đo hướng gió và tốc độ gió chính xác từ cùng một thiết bị. Trong trường hợp chuyển động của luồng không khí luôn giống nhau, như trong các trụ thông gió của hầm mỏ và tòa nhà, các máy đo gió dạng cánh quạt được sử dụng và cho kết quả khả quan.

may-do-gio-canh-quat-1
Máy đo gió dạng cánh quạt kết hợp đo hướng gió

 

may-do-gio-canh-quat-2
Máy đo gió kỹ thuật số dạng cánh quạt

 

3. Máy đo tốc độ gió dạng dây nhiệt

Máy đo gió dạng dây nhiệt hay còn gọi là cảm biến đo gió kiểu dây nhiệt là thiết bị sử dụng một dây mảnh (vài micromet) được đốt nóng bằng điện đến nhiệt độ cao hơn so với môi trường xung quanh. Không khí chạy qua dây làm nguội dây. Vì điện trở của hầu hết các kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ của kim loại, một mối quan hệ có thể thu được giữa điện trở của dây và tốc độ của không khí. Trong hầu hết các trường hợp, chúng không thể được sử dụng để đo hướng gió, trừ khi kết hợp với cánh gió.

Máy đo gió dạng dây nhiệt có thể được phân loại thêm thành CCA (máy đo gió dòng điện không đổi), CVA (máy đo gió điện áp không đổi), CTA (máy đo gió nhiệt độ không đổi) và PWM (điều chế độ rộng xung).

Máy đo gió dạng dây nhiệt cực kỳ tinh vi, đáp ứng tần số cực cao và độ chính xác tốt so với các phương pháp khác, đo đó hầu như được sử dụng phổ biến để nghiên cứu chi tiết về dòng chảy rối hoặc bất kỳ dòng chảy nào trong đó dao động vận tốc gió nhanh được quan tâm.

may-do-gio-dang-day-nhiet
Máy đo gió dạng dây nhiệt

 

4. Máy đo tốc độ gió sử dụng công nghệ LIDAR

LIDAR (Light Detection And Ranging) là một công nghệ viễn thám quang học truyền chùm tia laser (dưới dạng sóng liên tục hoặc dạng xung) vào không khí và đo bức xạ phân tán nhận được trở lại thiết bị. Công nghệ có thể triển khai cả ở mặt đất và trên không, tùy thuộc vào các ứng dụng khác nhau. Công nghệ này đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ và có độ tin cậy cao.

LIDAR có thể sử dụng bức xạ trong vùng tử ngoại, vùng ánh sáng nhìn thấy và vùng hồng ngoại của quang phổ điện từ, và mỗi vùng sẽ có những tương tác khác nhau với khí quyển. Do đó, việc lựa chọn quá trình tán xạ khác nhau cho phép suy ra một loạt các thông số về luồng không khí, chẳng hạn như thành phần không khí và gió. Sự phân kỳ nhỏ của chùm tia laser dẫn đến độ rộng chùm tia rất thấp, cho phép độ phân giải cao ngay cả ở những độ cao hàng trăm mét.

nguyen-ly-do-gio-lidar
Nguyên lý hoạt động của LIDAR

 

nguyen-ly-do-gio-sodar
Máy đo gió bằng công nghệ LIDAR

 

5. Máy đo tốc độ gió sử dụng công nghệ SODAR

SODAR (Sound Detection And Ranging) là một công nghệ viễn thám trên mặt đất truyền (qua loa) một  xung âm thanh hình Sin (thường là 50 ms) vào không khí, sau đó lắng nghe các tín hiệu trả về trong một khoảng thời gian ngắn, đo các sóng âm thanh bị phân tán trở lại. Dựa vào cường độ và sự thay đổi Doppler của xung âm thanh có thể xác định tốc độ và hướng gió. SODAR bao gồm ba hoặc nhiều chùm tia ở các góc khác nhau so với phương thẳng đứng, cho phép thu được biên dạng gió thẳng đứng theo ba chiều.


Nguyên lý hoạt động của SODAR

 


Thiết bị đo gió bằng công nghệ SODAR

 

6. Máy đo tốc độ gió dạng siêu âm

Máy đo gió siêu âm được phát triển lần đầu tiên vào những năm 1950, sử dụng sóng siêu âm để đo tốc độ gió. Tốc độ gió được đo dựa trên thời gian bay của xung âm giữa các cặp đầu dò. Các phép đo từ các cặp đầu dò có thể được kết hợp để mang lại phép đo vận tốc trong dòng chảy 1,2 hoặc 3 chiều. Chiều dài đường dẫn giữa các đầu dò thường từ 10 đến 20 cm, sử dụng tần số 20Hz hoặc cao hơn, điều này làm cho chúng rất phù hợp để đo dòng chảy hỗn loạn. Máy đo gió dạng siêu âm được sử dụng trong các ứng dụng như trạm thời tiết, điều hướng tàu, hàng không và tuabin gió.


Máy đo gió dạng siêu âm

 

7. Máy đo tốc độ gió dạng cộng hưởng âm thanh

Máy đo gió cộng hưởng âm thanh là một biến thể của máy đo gió siêu âm. Công nghệ cộng hưởng âm thanh cho phép đo trong một khoang nhỏ, do đó các cảm biến có xu hướng có kích thước thông thường nhỏ hơn so với các cảm biến siêu âm khác. Kích cỡ nhỏ của các máy đo gió cộng hưởng âm thanh làm cho chúng cứng cáp hơn và rất dễ dàng để làm nóng và do đó có khả năng chống đóng băng.

Máy đo gió cộng hưởng âm thanh rất thích hợp cho điều khiển tuabin gió và các mục đích sử dụng khác mà yêu cầu các bộ cảm biến nhỏ mạnh mẽ. Một vấn đề với loại cảm biến này là độ chính xác của phép đo khi được so sánh với một bộ cảm biến cơ được hiệu chuẩn. Đối với nhiều mục đích sử dụng, điểm yếu này được bù bằng tuổi thọ của cảm biến và thực tế là nó không yêu cầu hiệu chuẩn lại sau khi cài đặt.


Máy đo gió dạng cộng hưởng âm thanh

 

8. Máy đo tốc độ gió bóng bàn

Một máy đo gió bóng bàn được cấu tạo từ một quả bóng bàn gắn vào một sợi dây. Khi gió thổi theo phương ngang, nó sẽ đè lên và làm quả bóng di chuyển, bởi vì quả bóng bàn rất nhẹ nên chúng dễ dàng di chuyển khi có gió nhẹ thổi qua. Đo góc lệch giữa dây và phương thẳng đứng cho ta ước tính tốc độ gió. Loại máy đo gió này chủ yếu được sử dụng cho việc giảng dạy trong trường học.

 

Mọi thông tin chi tiết xin vui lòng liên hệ:

Trung tâm Giải pháp Phần mềm và Thiết bị Công nghệ

Hotline: 0976 268 036 / 024 3974 1373