مبانی بادسنج ها: ابزارهایی برای پیش بینی دقیق شرایط جوی

بادسنج چیست؟

بادسنج ابزاری است که سرعت باد و فشار باد را اندازه گیری می کند. بادسنج ها ابزار مهمی برای هواشناسان هستند که الگوهای آب و هوا را مطالعه می کنند. آنها همچنین برای کار فیزیکدانانی که نحوه حرکت هوا را مطالعه می کنند، مهم هستند.

رایج ترین نوع بادسنج دارای سه یا چهار فنجان است که به بازوهای افقی متصل می شوند. بازوها به یک میله عمودی متصل می شوند. با وزش باد، فنجان ها می چرخند و باعث چرخش میله می شود. هر چه باد شدیدتر می وزد، میله سریعتر می چرخد. بادسنج تعداد چرخش ها یا چرخش ها را می شمارد که برای محاسبه سرعت باد استفاده می شود. از آنجایی که سرعت باد ثابت نیست – وزش تندباد و آرامی وجود دارد – سرعت باد معمولاً در یک دوره زمانی کوتاه به طور میانگین محاسبه می شود.

نوع مشابه بادسنج، چرخش های ایجاد شده توسط تیغه های آسیاب بادی را شمارش می کند. میله بادسنج های آسیاب بادی به صورت افقی می چرخد.

بادسنج های دیگر سرعت باد را به روش های مختلف محاسبه می کنند. بادسنج هعات وایر(سیم داغ) از این واقعیت استفاده می کند که هوای جسم گرم شده روی آن جریان می یابد خنک می کند. (به همین دلیل است که نسیم در یک روز گرم احساس طراوت می کند.) در بادسنج با سیم داغ، یک سیم نازک الکتریکی گرم شده در باد قرار می گیرد. مقدار توان مورد نیاز برای گرم نگه داشتن سیم برای محاسبه سرعت باد استفاده می شود. هر چه سرعت باد بیشتر باشد، نیروی بیشتری برای ثابت نگه داشتن سیم در دمای ثابت مورد نیاز است.

سرعت باد را نیز می توان با اندازه گیری فشار هوا تعیین کرد. (فشار هوا به خودی خود توسط ابزاری به نام فشارسنج اندازه گیری می شود.) بادسنج لوله ای از فشار هوا برای تعیین فشار یا سرعت باد استفاده می کند. بادسنج لوله ای فشار هوای داخل یک لوله شیشه ای را که در یک انتهای آن بسته است اندازه گیری می کند. با مقایسه فشار هوای داخل لوله با فشار هوای خارج از لوله می توان سرعت باد را محاسبه کرد.

سایر بادسنج ها با اندازه گیری سرعت امواج صوتی یا با تابش پرتوهای لیزر بر روی ذرات ریز باد و اندازه گیری اثر آنها کار می کنند.

بادسنج ابزاری است که در ایستگاه های هواشناسی استفاده می شود و سرعت باد را اندازه گیری می کند یا گازهای جاری را محاسبه می کند. بادسنج مکانیکی با دیسکی که زاویه شیب آن عمود بر جهت باد قرار گرفته بود استفاده شد. این سرعت باد و همچنین جهت باد را بر اساس زاویه تمایل دیسک تعیین می کند. این دستگاه بسیار کاربردی است و کاربردهای زیادی نیز دارد. در زیر به دیگر کاربردهای آن نگاه می کنیم.

کاربردهای بادسنج:

نظارت بر سرعت باد

اندازه گیری سرعت باد

جهت باد را پیدا کنید

قبل از پریدن به داخل خلاء، چتربازان از آن برای ارزیابی سرعت باد استفاده می کنند.

اندازه گیری آیرودینامیکی سرعت هوا

همچنین توسط خلبانان و تیراندازان دوربرد استفاده می شود

کاربران پهپادها یا هواپیماهای رادیویی از آن‌ها برای بررسی آب و هوا قبل از آزمایش ابزارهای خود استفاده می کنند تا به خوبی آماده شوند.

انواع بادسنج ها:

از سرعت و فشار باد برای دسته بندی بادسنج ها بسته به ویژگی های اصلی آنها استفاده می شود. دسته های اصلی بادسنج ها در زیر آورده شده است:

بادسنج هات وایر:

بادسنج هات وایر: سیم زمانی که هوا از آن عبور می کند خنک می شود. هنگام تعیین سرعت باد، لازم است ارتباط بین مقاومت سیم و سرعت باد تعیین شود زیرا مقاومت اکثر فلزات با دما در نوسان است. این نوع ابزار ممکن است به روش‌های مختلفی مورد استفاده قرار گیرد، از جمله توسط سازمان‌های HVAC که جریان هوا را از طریق کانال‌های ساختمان اندازه‌گیری می‌کنند.

بادسنج صوتی:

سرعت باد را می توان با محاسبه امواج صوتی که با استفاده از بادسنج صوتی تولید می کند محاسبه کرد. برای انتقال این امواج از مکانی به مکان دیگر از مبدل ها استفاده می شود. این مواد علاوه بر کاربرد در هوانوردی، در توربین های بادی نیز برای مطالعه علمی مورد استفاده قرار می گیرند.

بادسنج فنجانی:

فنجان های نیمکره ای روی یک محور عمودی که در زوایای مساوی قرار گرفته اند، در زوایای مساوی به یک انتهای هر بازوی افقی دستگاه متصل می شوند. هنگامی که هوا از طریق فنجان ها در جهت افقی حرکت می کند، فنجان ها با سرعتی متناسب با سرعت هوا می چرخند، سرعت متوسط باد ممکن است با یافتن تعداد چرخش فنجان در یک دوره خاص تعیین شود. هواشناسان، مؤسسات آموزشی و دانشگاهیان مطالعاتی را بر روی این منابع به منظور انجام تحقیقات و انجام عملیات تجاری انجام می دهند.

بادسنج های دستی:

بادسنج دستی برای اندازه گیری سرعت باد استفاده می شود و قابل حمل است. از نظر فنی، بادسنج می تواند سرعت 30 متر در ثانیه را اندازه گیری کند. سرعت در حدود 108 مایل در ساعت و همچنین دقت تقریباً 2٪ است. انرژی این بادسنج از باتری تامین می شود. کمپینگ، پیاده‌روی، قایقرانی و شکار نمونه‌هایی از فعالیت‌هایی هستند که ممکن است به جهت باد یا سرعت آن نیاز داشته باشند. در چنین مواقعی این بادسنج مناسب ترین جایگزین است.

کاربرد آنمومتر ها

بادسنج‌ها تقریباً در همه ایستگاه‌های هواشناسی، از قطب شمال تا مناطق گرم استوایی استفاده می‌شوند. سرعت باد به نشان دادن تغییر در الگوهای آب و هوا کمک می کند، مانند طوفان نزدیک، که برای خلبانان، مهندسان و اقلیم شناسان مهم است.

مهندسان هوافضا و فیزیکدانان اغلب از بادسنج های لیزری استفاده می کنند. از این نوع بادسنج در آزمایشات سرعت استفاده می شود. سرعت اندازه گیری سرعت و جهت تغییر در موقعیت یک جسم است. بادسنج های لیزری سرعت باد را در اطراف اتومبیل ها، هواپیماها و فضاپیماها محاسبه می کنند. بادسنج ها به مهندسان کمک می کند تا این وسایل نقلیه را آیرودینامیک تر کنند.