Bài giảng thiết bị đo gió

BÀI 5
THIẾT BỊ ĐO GIÓ


1 Đặc điểm và đơn vị đo gió
Véctơ gió là đại lượng vectơ có hướng và độ lớn
Ngoài ra còn có thành phần gió theo phương thẳng đứng
Cấu trúc rối của gió được thể hiện bằng Độ giật

Vmax − Vmin
G=
Vmean
Vmax: tốc độ gió tối cao
Vmin: tốc độ gió tối thấp
Vmean: tốc độ gió trung bình
3 đại lượng trên được lấy trong khoảng thời gian 10 phút
Đơn vị đo tốc độ gió: m/s, km/h, Kt , m.p.h, fts/s


1 Đặc điểm và đơn vị đo gió
Hướng gió: chia thành 8,16, 32 hướng: phù hợp độ chính xác theo yêu cầu
Đơn vị đo hướng gió: độ
Thang Beaufort về sức gió để thông báo gió bề mặt


2 Nguyên lí hoạt động của thiết
bị đo gió
2.1 Bộ phận cảm ứng về hướng gió
Bộ phận cảm ứng về hướng gió thường
được sử dụng là phong tiêu và nón gió.
a. Phong tiêu là một hệ thống không

đối xứng theo trục thẳng đứng, được
hợp bởi các bản cứng (một hoặc hai
đuôi) và một quả đối trọng, quay tự do
xung quanh trục thẳng đứng
Do áp lực của gió tác dụng vào đuôi
phong tiêu, cho nên phong tiêu tự điều
chỉnh hướng sao quả đối trọng luôn luôn
quay về phía hướng gió thổi tới.
b. Nón gió là một túi bằng vải hình nón cụt, có miệng rộng và được căng bởi
một vòng kim loại. Vòng này được gắn vào một ống kim loại quay tự do quanh
trục thẳng đứng.


2 Nguyên lí hoạt động của thiết
bị đo gió
2.2 Bộ phận cảm ứng về tốc độ gió
Bộ phận cảm ứng về tốc độ gió thường được sử dụng một trong các kiểu sau:
a. Một bản kim loại chịu áp lực gió quay
được xung quanh một trục nằm ngang.
Dưới tác dụng của áp lực gió, bản đó sẽ quay
quanh trục nằm ngang và tạo với phương
thẳng đứng một góc nào đó. Tốc độ gió được
xác định theo độ lớn của góc lệch đó;


2 Nguyên lí hoạt động của thiết
bị đo gió
2.2 Bộ phận cảm ứng về tốc độ gió
Bộ phận cảm ứng về tốc độ gió thường được sử dụng một trong các kiểu sau:
b. Một chong chóng, cánh gồm vài ba gáo (hình bán cầu) quay xung quanh một

trục thẳng đứng
Dưới tác dụng của áp lực gió, những chiếc gáo
quay xung quanh trục của nó. Tốc độ gió được
xác định theo tốc độ quay của chong chóng;


2 Nguyên lí hoạt động của thiết
bị đo gió
2.2 Bộ phận cảm ứng về tốc độ gió
Bộ phận cảm ứng về tốc độ gió thường được sử dụng một trong các kiểu sau:
c. Một hệ thống gồm hai ống khí động học, dùng để xác định hiệu số giữa áp
suất toàn phần (áp suất động) và áp suất tĩnh của gió.
Tốc độ gió được xác định theo độ lớn của hiệu số giữa
hai giá trị áp suất đó.


3 Máy gió đơn giản (truyền thống)
3.1 Máy gió Vild
Cấu tạo
Bộ cảm biến:
Hướng gió: phong tiêu chỉ hướng (2)
Tốc độ: bản kim loại (5)
Bộ phận biến đổi tín hiệu:
Hướng gió: đối trọng (4)
Tốc độ gió: đối trọng (8)
Bộ phận hiển thị:
Hướng gió: là vòng đai (3) mang 8 thanh chỉ
hướng (4 thanh dài và 4 thanh ngắn); Một trong
những thanh đó mang chữ N (hoặc B, C),
Tốc độ gió: cung răng gió (7).

3 Máy gió đơn giản (truyền thống)
3.1 Máy gió Vild
Nguyên tắc hoạt động
Khi có gió, bản gió sẽ quay quanh trục nằm
ngang (6) ở phía trên. (Trục ngang này luôn luôn
vuông góc với phong tiêu)
Cung xác định tốc độ gió có 8 răng, bắt đầu từ
răng số 0 (răng thẳng đứng) đến răng số 7.
Răng số lẻ ngắn hơn những răng số chẵn. Cung
mang các răng luôn được cân bằng với đối trọng
(8) cùng được lắp đặt trên trục quay của bản.
Dưới tác dụng của áp lực gió, phong tiêu sẽ nằm ở vị
trí sao cho đối trọng của nó ở về phía đón gió, còn
bản gió nằm thẳng góc với gió và nghiêng một góc
nào đó tuỳ thuộc vào tốc độ gió.


3 Máy gió đơn giản (truyền thống)
3.1 Máy gió Vild
Độ chính xác của nó không cao và chỉ đo được tốc độ gió tới 20m/s (bản
gió nhẹ) hoặc tới 40 m/s (bản gió nặng)
Nếu tốc độ gió vượt quá giới hạn trên thì ta không thể xác định được.


3 Máy gió đơn giản (truyền thống)
3.1 Máy gió Vild
Cách sử dụng
Đặt máy gió phải quang đãng trên một cột sắt trong vườn khí tượng, có độ

cao 10-12m trên mặt đất
Đặt cách xa các chướng ngại vật cao ít nhất 10-20 lần chiều cao của chúng.
Nếu đặt trên mái nhà thì phải cao hơn mái ít nhất là 4 mét.
Thanh kim loại mang chữ N (hoặc B, C) phải ở đúng hướng bắc.
Trục máy gió và cột gió phải được giữ thẳng đứng một
cách chắc chắn nhờ 6 dây cáp


3 Máy gió đơn giản (truyền thống)
3.1 Máy gió Vild
Qui trinh quan trắc
Khi quan trắc gió, quan trắc viên phải đứng sát chân cột gió, phía dưới quả đối
trọng của phong tiêu và quan sát vị trí trung bình của phong tiêu để xác định
hướng gió.
Sau đó đứng xa chân cột gió một chút về phía thẳng
góc với phong tiêu để quan sát vị trí trung bình của
bản gió trên cung răng để xác định tốc độ gió.


3 Máy gió đơn giản (truyền thống)
3.2 Máy gió cầm tay
Máy gió cầm tay dùng để đo tốc độ gió yếu và trung bình. Nó thường được
dùng trong khảo sát lưu động hay trong những quan trắc chuyên đề nào đó.
1. Cấu tạo
a. Bộ phận cảm biến tốc độ gió là một chong chóng
thường có 3-4 gáo nhỏ hình bán cầu (1),
b. Bộ phận biến đổi tín hiệu: Hai đầu trục (2), vành
che (3); nồi phía dưới nằm trong thân máy (4); Bộ
phận đếm vòng quay là một bộ phận gồm 3 bánh xe
răng.

c. Bộ phận hiển thị:
+ mỗi bánh xe răng có lắp một kim chỉ.
+ Mặt của 3 đồng hồ
Ở phía bên trong của vỏ máy có một chốt (6) để mở
hoặc khoá bộ phận đếm vòng.


3 Máy gió đơn giản (truyền thống)
3.2 Máy gió cầm tay
2. nguyên tắc hoạt động
Dưới tác dụng của áp lực gió, những chiếc gáo quay
xung quanh trục của nó  trục quay  Bộ đếm vòng 
Bộ hiển thị. Tốc độ gió được xác định theo tốc độ quay
của chong chóng;
Mỗi độ chia của vòng chia độ này tương ứng với 100 độ
chia của kim dịch chuyển trên vòng chia độ lớn nhất.
Kim ngắn thứ hai dịch chuyển trên vòng chia độ nhỏ ở
phía bên phải cũng có 10 vạch chia độ.
Mỗi độ chia của vòng chia độ này tương ứng với 10 độ
chia của kim dịch chuyển trên vòng chia độ nhỏ phía
bên trái, tức là tương ứng với 1000 độ chia của kim
dịch chuyển trên vòng chia độ lớn nhất.


3 Máy gió đơn giản (truyền thống)
3.2 Máy gió cầm tay
2. Cách sử dụng
Khi đo tốc độ gió, máy gió cầm tay được lắp vào đầu
một cột bằng gỗ, độ dài của cột tuỳ thuộc vào độ cao
cần đo tốc độ gió.

sao cho máy gió ở vị trí thẳng đứng. Mặt chia độ ở
về phía người làm quan trắc và trùng với mặt phẳng
hướng gió.
xác định số độ chia mà các kim dịch chuyển được
trong một khoảng thời gian nhất định nào đó
Căn cứ vào số độ chia mà kim dịch chuyển được
trong thời gian đó để tính ra tốc độ gió trung bình
trong quá trình quan trắc.


3 Máy gió đơn giản (truyền thống)
3.2 Máy gió cầm tay
3. Cách quan trắc
Trước khi quan trắc phải khoá bộ phận đếm vòng và ghi số chỉ của các kim
trên vòng chia độ.
Sau khi đặt máy được 1-2 phút để cho tốc độ quay của chong chóng ổn định
mới mở khoá hãm để cho bộ phận đếm vòng hoạt động.
Sau khoảng thời gian đã định phải khoá bộ phận đếm vòng và đọc số chỉ mới
của các kim loại trên vòng chia độ.


3 Máy gió đơn giản (truyền thống)
3.2 Máy gió cầm tay
4. Các nguồn sai số
- Chong chóng quay không đều hoặc chao đảo
- Miệng gáo không nằm trong cùng một mặt phẳng hoặc cán gáo không
thẳng;
- Vít hãm ở đầu trục xiết không chặt nên khi có gió mạnh, chong chóng bị
lung lay;
- Các kim chỉ sát vào mặt chia độ và va chạm vào nhau;

4 Máy gió tự ghi, tự báo
1 Máy gió MUNRO
a. Cấu tạo
- Bộ phận cảm biến: phong tiêu (1, 2, 3);
- Bộ phận biến đổi tín hiệu: Ống áp suất và Hệ
thống dẫn áp lực và truyền hướng chuyển dịch
của phong tiêu (4, 5, 6, 7, 8,9,10,13,14);
- Bộ phận tự ghi (11, 12);
Sơ đồ nguyên lí hoạt động đo tốc
độ gió của máy gió Munro. 1-đuôi
phong tiêu; 2-điểm hút trên ống áp; 3đầu ống áp suất; 4-trục dẫn hướng;
5&13-ống dẫn áp suất; 6&7-ống hút;
8-bình phao chứa nước; 9&13-phao
hình chuông; 10-trục phao; 11-kim
ghi tốc độ gió và 12-trục đồng hồ


4 Máy gió tự ghi, tự báo
1 Máy gió MUNRO
Nguyên tắc hoạt động của bộ phận ghi tốc độ gió
Phong tiêu luôn quay về hướng gió thổi nên áp suất
toàn phần của gió sẽ tác dụng vuông góc với đầu ống
áp suất (3).
Áp suất này được truyền qua ống dẫn áp lực (13) để
vào lòng phao hình chuông (9)
Áp suất tĩnh tại điểm hút (2) trên thân
phong tiêu được đưa đến khoảng trống
trong bình phao qua ống hút (7).

Sơ đồ nguyên lí hoạt động đo tốc
độ gió của máy gió Munro. 1-đuôi
phong tiêu; 2-điểm hút trên ống áp; 3đầu ống áp suất; 4-trục dẫn hướng;
5&13-ống dẫn áp suất; 6&7-ống hút;
8-bình phao chứa nước; 9&13-phao
hình chuông; 10-trục phao; 11-kim
ghi tốc độ gió và 12-trục đồng hồ


4 Máy gió tự ghi, tự báo
1 Máy gió MUNRO
Nguyên tắc hoạt động của bộ phận ghi tốc độ gió
Khi lặng gió thì áp suất động Pđ = 0 do đó áp suất toàn
phần P = Pt và phao ở vị trí điểm 0.
Khi có gió thì Pđ > 0 và P > Pt nên ∆P
> 0 và phao nổi lên. Gió càng mạnh thì
phao nổi càng cao, gió yếu đi thì phao
hạ thấp xuống
Thang đo tốc độ có giới hạn 0-100 miles/h
hoặc 0-51m/s.

Sơ đồ nguyên lí hoạt động đo tốc
độ gió của máy gió Munro. 1-đuôi
phong tiêu; 2-điểm hút trên ống áp; 3đầu ống áp suất; 4-trục dẫn hướng;
5&13-ống dẫn áp suất; 6&7-ống hút;
8-bình phao chứa nước; 9&13-phao
hình chuông; 10-trục phao; 11-kim
ghi tốc độ gió và 12-trục đồng hồ

4 Máy gió tự ghi, tự báo
1 Máy gió MUNRO
Nguyên tắc hoạt động của bộ phận ghi hướng gió
Khi có gió phong tiêu quay về hướng gió làm cho trục
hướng dẫn và trục quay của các rãnh xoắn (trục cam)
cũng quay theo.
Các rãnh xoắn quay sẽ làm cho cần kim tựa trên nó
dịch chuyển theo chiều thẳng đứng, hướng gió được
xác định thông qua vị trí của cần kim.
Hướng và tốc độ gió được ghi trên cùng
một giản đồ cuốn quanh trục đồng hồ,
hướng ghi ở phía dưới, tốc độ ghi phía
trên giản đồ.
Thang độ hướng chia theo chiều thẳng
đứng (0-3600) tương ứng với các
hướng N, E, S, W, N.

Sơ đồ nguyên lí hoạt động đo tốc
độ gió của máy gió Munro. 1-đuôi
phong tiêu; 2-điểm hút trên ống áp; 3đầu ống áp suất; 4-trục dẫn hướng;
5&13-ống dẫn áp suất; 6&7-ống hút;
8-bình phao chứa nước; 9&13-phao
hình chuông; 10-trục phao; 11-kim
ghi tốc độ gió và 12-trục đồng hồ


4 Máy gió tự ghi, tự báo
1 Máy gió MUNRO
Nguyên tắc hoạt động

Có hai kim được dùng để ghi hướng sẽ luôn
có một kim hoạt động, còn kim kia nằm ở
đường bắc của giản đồ.
Kim phía dưới ghi hướng gió từ N qua E
đến S, kim phía trên ghi từ S qua W đến N.
Sơ đồ nguyên lí hoạt động đo tốc
độ gió của máy gió Munro. 1-đuôi
phong tiêu; 2-điểm hút trên ống áp; 3đầu ống áp suất; 4-trục dẫn hướng;
5&13-ống dẫn áp suất; 6&7-ống hút;
8-bình phao chứa nước; 9&13-phao
hình chuông; 10-trục phao; 11-kim
ghi tốc độ gió và 12-trục đồng hồ


4 Máy gió tự ghi, tự báo
1 Máy gió MUNRO
Cách sử dụng
Máy gió MUNRO đặt cố định ở nơi thoáng gió trên nóc nhà, phần tự ghi đặt trong
nhà.
Vào các kì quan trắc 1, 7, 13 và 19 giờ, quan trắc viên đọc trị số (hướng và tốc
độ) và làm mốc giờ trên giản đồ.
Sau quan trắc 7 giờ, cần thay giản đồ, việc thay giản đồ được tiến hành theo
trình tự sau:
-Khoá van các ống áp và ống hút;
-Làm mốc giờ cuối đường ghi trên giản đồ;
-Gạt kim ra khỏi giản đồ;
-Tháo giản đồ ra khỏi trụ cuốn và ghi giờ làm mốc cuối. Lắp giản đồ mới, lên
dây cót đồng hồ
-Đưa các kim vào vị trí tì lên giản đồ và làm mốc giờ đầu tiên trên giản đồ.

4 Máy gió tự ghi, tự báo
2 Máy gió EL
Cấu tạo
* Bộ phận cảm biến
+ Bộ phận cảm biến hướng gió: phong tiêu

Bộ cảm biến của máy gió EL


4 Máy gió tự ghi, tự báo
2 Máy gió EL
Cấu tạo
* Bộ phận cảm biến
+ Bộ phận cảm biến tốc độ gió: chong chóng gáo quay

một chong chóng gáo quay (11) và
bộ phát báo (4); trục gáo (5) rôto
trong cuộn dây (10);