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
- ช่วยให้นักอุตุนิยมวิทยาคาดการณ์รูปแบบของสภาพอากาศ ติดตามพายุ และออกคำเตือนเกี่ยวกับสภาพอากาศเลวร้ายได้ทันท่วงที
- นักบินและลูกเรือต้องอาศัยข้อมูลลมเพื่อนำทางอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
- มีความจำเป็นสำหรับการประเมินสถานที่และเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของกังหันลม
- มีความสำคัญต่อการศึกษารูปแบบภูมิอากาศ คุณภาพอากาศ และการแพร่กระจายของมลพิษ
นอกจากนี้ประโยชน์ของเครื่องวัด Anemometer นั้นยังมีอีกมากมาย โดยสามารถศึกษาเรื่องหน่วยวัดเพิ่มเติมได้ที่ เข้าใจหน่วยวัดความเร็วลมอย่างง่าย
