Tuesday, 9 July 2024

Anemometer คืออะไร? เข้าใจอุปกรณ์วัดความเร็วลมไม่ยากอย่างที่คิด

anemometer คือ

เครื่องวัดความเร็วลม หรือAnemometer คืออุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อวัดความเร็วลม(Wind speed) และทิศทางลม (Direction) คำว่า “Anemometer” มีที่มาจากภาษากรีกคำว่า “Anemos” ซึ่งแปลว่าลม และ “Metron” ซึ่งหมายถึง “การวัด” ดังนั้นรวมกันแล้วความหมายนั่นก็คือ “เครื่องวัดความเร็วของลม”

นอกจากวัดความเร็วลมได้แล้วยังเป็นเครื่องมือที่ใช้วัดความดันลมได้อีกด้วย โดยเครื่องมือเหล่านี้มีความจำเป็นในหลายๆ สาขาอาชีพเช่น นักอุตุนิยมวิทยาต้องศึกษารูปแบบสภาพอากาศซึ่งเป็นสิ่งที่สำคัญสำหรับนักอุตุนิยมวิทยา

อีกทั้งนักฟิสิกส์ยังใช้ในระหว่างการศึกษาวิถีการเคลื่อนที่ของอากาศ นอกจากนี้ยังใช้ใน นักบิน นักเรือ โดยช่วยระบุการเปลี่ยนแปลงรูปแบบสภาพอากาศ ตัวอย่างเช่น อาจบ่งบอกถึงพายุ หลุมอากาศ เป็นต้น นอกจากนี้ยังเอามาใช้เป็นพลังงานหมุนเวียนได้อีกด้วย

ประเภทของ Anemometer และหลักการทำงาน

Anemometer หรือ แอนนิโมมิเตอร์ มีหลายประเภทสำหรับในการวัดอัตราเร็วลมซึ่งสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทหลัก คือ แบบพกพา และแบบที่ติดอยู่กับพื้นสถานีตรวจอากาศ เครื่องวัดแบบมือถือหรือพกพามักอยู่ในรูปแบบของดิจิตอล นอกจากนี้ยังมีการจำแนกประเภทเพิ่มเติมของ Anemometer แบบละเอียดได้อีกด้วย

แม้ว่าเครื่องวัดแบบเดิมจะใช้ได้ดีแต่ความก้าวหน้าทำให้ทันสมัยมากขึ้น ซึ่งช่วยเพิ่มความแม่นยำและสะดวกต่อการทำงาน โดย มี 5 ประเภท ดังนี้

1. แบบถ้วย (Cup): เป็นถ้วยทรงครึ่งวงกลมสามหรือสี่ใบติดตั้งบนแขนแนวนอน โดยเครื่องเหล่านี้จะหมุนตามลมที่พัด ความเร็วในการหมุนแปรผันตรงกับความเร็วลม แม้ว่าจะเรียบง่าย แต่ก็เชื่อถือได้และใช้กันอย่างแพร่หลาย

ข้อดี

    • เซนเซอร์วัดลมใช้กันอย่างแพร่หลาย
    • ช่วงการวัดลมกว้าง
    • มีความแข็งแรงสูง
    • ทนต่อการกัดกร่อน
    • ราคาถูก
    • มีวัสดุให้เลือกใช้มากมาย เช่น แบบโลหะผสมอลูมิเนียม และเครื่องวัดความเร็วลมแบบโพลีคาร์บอเนต

ข้อเสีย

    • ถ้วยลมของเครื่องวัดความเร็วลมแบบถ้วยลมสามใบนั้นถูกเลือกโดยพิจารณาจากประสบการณ์และการทดลอง ไม่มีพื้นฐานทางทฤษฎีที่เหมาะสมสำหรับการแนะนำ ดังนั้นจึงไม่ชัดเจนว่าพารามิเตอร์ของถ้วยลมส่งผลต่อความเป็นเส้นตรงของเครื่องวัดความเร็วลมหรือไม่

2. แบบใบพัด (Vane): เป็นอุปกรณ์ที่รวมใบพัดเข้ากับหาง (ใบพัด) เพื่อวัดความเร็วและทิศทางของลมใบพัดหมุนตามลมในขณะที่ใบพัดช่วยให้แน่ใจว่าอุปกรณ์อยู่ในแนวเดียวกับทิศทางของลม

ข้อดี

    • การทำงานเรียบง่าย
    • โครงสร้างทั้งหมดทนต่อการกัดกร่อน

ข้อเสีย

    • ขาดข้อมูลสภาพอากาศในระยะยาวเนื่องจากส่วนที่เกี่ยวข้องของใบพัดและลำตัวจะแข็งตัวเมื่ออยู่ในอากาศเย็น และทำให้เครื่องวัดความเร็วลมไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ ทำให้เกิดปัญหาใหญ่ในการทำงานสังเกตการณ์สภาพอากาศจริง

3. แบบลวดร้อน (Hot-Wire): ใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์เป็นหลัก วัดความเร็วลมโดยอาศัยการระบายความร้อนของอากาศที่ไหลผ่านลวดร้อนมีความแม่นยำสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการวัดลมที่ความเร็วต่ำ

ข้อดี

    • เวลาตอบสนองรวดเร็ว
    • ทำงานได้แม้ที่ความเร็วต่ำ
    • พกพาสะดวกและใช้งานง่าย
    • ไม่ต้องใช้ซอฟต์แวร์พิเศษ

ข้อเสีย

    • อุณหภูมิโดยรอบอาจส่งผลต่อเครื่องวัดได้ง่าย
    • ความคลาดเคลื่อนของอุณหภูมิเป็นหนึ่งในแหล่งความผิดพลาดที่สำคัญ
    • ราคาสูง

4. แบบอัลตราโซนิก (Ultrasonic): เป็นเครื่องวัดขั้นสูง ใช้คลื่นเสียงอัลตราโซนิกในการวัดความเร็วและทิศทางของลมโดยไม่ต้องมีชิ้นส่วนไหนที่เคลื่อนไหว ให้ข้อมูลที่แม่นยำสูง และเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความแม่นยำสูงต่างๆ

ข้อดี

    • ไม่มีชิ้นส่วนทางกลไก
    • กลไกไม่สึกหรอ
    • เวลาตอบสนองรวดเร็ว
    • Sensitivity สูง
    • ความเร็วลมในการตรวจจับขั้นต่ำสามารถทำได้เพียงไม่กี่เซนติเมตรต่อวินาที

ข้อเสีย

    • การติดตั้งซับซ้อน
    • ราคาสูง

5. เครื่องวัดความเร็วลมแบบเลเซอร์ดอปเปลอร์ (Laser Doppler): เป็นนวัตกรรมล่าสุด โดยใช้ลำแสงเลเซอร์ในการวัดความเร็วลมโดยตรวจจับการเปลี่ยนแปลงความถี่ของแสงที่สะท้อนออกมา อุปกรณ์นี้มีความแม่นยำที่ไม่มีใครเทียบและได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จากงานวิจัยและการใช้งานในอุตสาหกรรม

นวัตกรรมของ Anemometer

ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยี Anemometer เพิ่มขีดความสามารถของเครื่องมือได้อย่างมาก

  • พัฒนาแบบไร้สาย: เครื่องวัดแบบไร้สายสามารถส่งข้อมูลแบบเรียลไทม์ไปยังสถานีตรวจสอบระยะไกลได้ ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในพื้นที่ห่างไกลหรือเสี่ยงอันตราย
  • พัฒนาระบบอัจฉริยะ: เป็นการผสานรวมกับเทคโนโลยีอัจฉริยะทำให้เครื่องมือเหล่านี้สามารถให้ข้อมูลได้มากกว่าความเร็วและทิศทางของลม โดยสามารถบันทึกข้อมูลด้านสิ่งแวดล้อม พยากรณ์รูปแบบสภาพอากาศ และรวมกับระบบอัจฉริยะอื่นๆ ด้วย ทำให้สามารถตรวจสอบสิ่งแวดล้อมได้อย่างครอบคลุม
  • ความยั่งยืนของสิ่งแวดล้อม: เครื่องวัดความเร็วลมบางรุ่นได้รับการออกแบบโดยคำนึงถึงความยั่งยืน โดยนำพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ มาใช้งาน

ความสำคัญของเครื่อง Anemometer

  1. ช่วยให้นักอุตุนิยมวิทยาคาดการณ์รูปแบบของสภาพอากาศ ติดตามพายุ และออกคำเตือนเกี่ยวกับสภาพอากาศเลวร้ายได้ทันท่วงที
  2. นักบินและลูกเรือต้องอาศัยข้อมูลลมเพื่อนำทางอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
  3. มีความจำเป็นสำหรับการประเมินสถานที่และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของกังหันลม
  4. มีความสำคัญต่อการศึกษารูปแบบภูมิอากาศ คุณภาพอากาศ และการแพร่กระจายของมลพิษ

นอกจากนี้ประโยชน์ของเครื่องวัด Anemometer นั้นยังมีอีกมากมาย โดยสามารถศึกษาเรื่องหน่วยวัดเพิ่มเติมได้ที่ เข้าใจหน่วยวัดความเร็วลมอย่างง่าย