جهاز قياس سرعة الرياح (Anemometer): ماذا يسمّى؟ وكيف يعمل؟

• ذات صلة
• بماذا تقاس سرعة الرياح
• طريقة تعريب ويندوز 10

ماذا يُسمى جهاز قياس سرعة الرياح؟ وكيف يعمل؟

يُسمى جهاز قياس سرعة الرياح بالـ (Anemometer) ويُعرف أيضًا باسم مقياس الرياح، وهو أداة لقياس سرعة الرياح وتدفق الهواء في الغلاف الجوي، ويُستخدم أحيانًا لقياس تدفق الغاز، يقيس الجهاز ما مداه 5 إلى 100 عقدة؛ والعقدة وحدة شهيرة لقياس سرعة الرياح، وللأنيمومتر أشكال متنوعة تختلف تقنية عمل كل منها، ولكن المقياس الأكثر استخدامًا هو مقياس شدة الرياح الكهربائي ذو الأكواب الدوارة، فتشغّل الأكواب الدوارة المولد الكهربائي في الجهاز لقياس سرعة الرياح، أو توجد مروحة داخلية بدل الأكواب تُحرك المولّد الكهربائي، ويستخدم نوع آخر من الأجهزة الريشات بدلًا من الأكواب الدوارة، فتعمل هذه الريشات على عداد، وتُضبَط دوراتها بواسط ساعة توقيت ومن ثم تحوّل القيمة إلى سرعة جوية، وهذا المقياس مناسب جدًا لقياس سرعات الرياح المنخفضة.^[١]

وتعتمد أنواع أخرى على مبدأ أن الهواء يبرّد جسمًا ساخنًا، فاستخدم العلماء هذا المبدأ لقياس سرعة الهواء من خلال تبريده لجسم ساخن، ولهذا اخترعوا مقياسًا سُميَ بمقياس السلك الساخن، وبهذه التقنية يوضع سلك دقيق ومسخّن كهربائيًا في مكان مهبّ الرياح وكلما تدفق الهواء برد السلك، وبالتالي ستكون طاقة الإدخال إلى السلك الساخن هي المقياس على سرعة الهواء، وهذا الجهاز مفيد لقياس سرعة الهواء المنخفضة جدًا التي تقل عن 8 كيلومترات في الساعة.^[١]

وبنوع آخر من مقاييس سرعة الرياح يُستخدم أنبوب أو ملف مفتوح من جهة ومُغلقًا من الجهة الأخرى، ويوضَع بالتوازي مع الرياح، ويكون هذا الملف أو الأنبوب بمواصفات مُعينة ويُسمى أنبوب (Pitot)، ويعمل من خلال تدفق الهواء فيه، الأمر الذي يؤدي لضرب الطرف المفتوح من الأنبوب، وهذا الأمر سيُحدِث فرقًا في الضغط بين الجزء الداخلي من الأنبوب والهواء المحيط، وبواسطة هذا الفرق تُقاس سُرعة الرياح بدقة، وهذا النوع من المقاييس مناسب جدًا لقياس سرعات الرياح العالية والقوية.^[١]

تعرَّف على أنواع أجهزة قياس سرعة الرياح

تُصنع أجهزة قياس الرياح لعدة استخدامات وبعدة أنواع، ويمكنك التعرّف على أنواعها فيما يلي:^[٢]

• جهاز قياس شدة الرياح الميكانيكي: من أبسط أنواع أجهزة قياس شدة الرياح، يتكون من مولد وأسطوانة، الأسطوانة معدنية مُحكمة الغلق بمحور بارز، فيها فتحات تلتقط الرياح وتجعل المولد يدور، تحتوي بعضها على مروحة صغيرة بدلاً من الفتحات، تدور شفرات المروحة والمولد الصغير عندما تهُب الرياح، ويُستخدم غالبًا في توربينات الرياح صغيرة الحجم.
• جهاز قياس شدة الرياح بالأسلاك الساخنة: تُنتج الرياح برودة تؤثر على درجات الحرارة بشكل غير مُباشر، ويعتمد جهاز القياس هذا على هذه التأثيرات، فهو يعمل باستخدام قطعة من الأسلاك المسخنة كهربائيًا، وعندما تَهُب الرياح ويبرُد السلك تتغير مقاومة السلك، وباستخدام دائرة كهربائية تُسمى جسر ويتستون يُقاس التبريد في الهواء وسُرعته.
• جهاز قياس شدة الرياح بالموجات فوق الصوتية: تتحرّك جزيئات الهواء ذهابًا وإيابًا وتؤثر سرعة الرياح على السرعة التي تنتقل بها الأصوات وهذا هو مبدأ عمل هذا المقياس، فتقيس هذه الأجهزة سرعة الرياح باستخدام صوت عالي التردد، ويوجد بداخلها مجموعة من أجهزة إرسال الصوت وأجهزة استقبال مُركبة بزوايا قائمة، ويوجد أيضًا داخل الجهاز دوائر إلكترونية، وليعمل الجهاز تُرسل أجهزة الإرسال صوت عالي التردد لأجهزة الاستقبال، وهنا يأتي دور الدوار الإلكترونية التي تقيس الوقت الذي استغرقه الصوت للوصول إلى أجهزة الاستقبال وتقيس الدوائر الفرق في سرعات الحزم وتستخدم هذه المعلومات لمعرفة مدى سرعة هبوب الرياح.
• جهاز قياس شدة التداخل بالليزر: يشبه هذا الجهاز في عمله جهاز القياس بالموجات فوق الصوتية، ولكنه يستخدم أشعة الضوء في القياس بدلًا من سرعة الصوت، فيستخدم مبدأ يُسمى قياس التداخل، وذلك بأخذ شعاع الليزر وتقسيمه إلى نصفين باستخدام مرآة مطلية بالفضة، وتُحافظ هذه المرآة على حزمة ضوئية واحدة سليمة بينما تتأثر الحزمة الأخرى بالمادة المُراد قياسها وهي الهواء، ومن ثم يُعاد تجميع شعاع الليزر بحزمتيه الضوئيتين ما يتسبب في تشكيل نمط ضوئي غريب بسبب تداخل الحزم الضوئية، ويُعرف هذا الأمر باسم مجموعة من هامش التداخل، وأخيرًا تُعرَف سرعة الرياح بقياس تباعد حواف حزمتي الضوء.

مَعْلومَة: من هو مخترع جهاز قياس سرعة الرياح؟

اخترع المهندس الإيطالي ليون باتيستا ألبيرتي أول قياس لسرعة الرياح عام 1450 ميلادي، وكان يتكوَّن من قرص موضوع عموديًا يدور بقوة الرياح بزاوية ميل تُظهر قوة الرياح اللحظية، ومن ثم أعاد المخترع الإنجليزي روبرت هوك اختراع هذا الجهاز بكفاءة أكبر، لذا قد يخلط الناس بين المخترع والمطوّر، وقد يعتبر البعض بأن العالم الإنجليزي هو أول مخترع للجهاز، ولكن تذكر بعض المصادر ولفيوس كمُخترع أول للجهاز عام 1709م، والبعض يظُن أن حضارة المايا هي المُخترع الأول لأجهزة قياس شدة الرياح، لكن جميع الدلالات تشير لألبيرتي كمُخترع فعلي له. وبالقرون الحديثة عام 1864م اخترع الباحث الأيرلندي جون توماس رومني روبنسون مقياس شدة الكأس نصف الكروي، وفي عام 1994م اختُرِعَ مقياس شدة الرياح الصوتي من قبل الجيولوجي الدكتور أندرياس بفلتش.^[٣]

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت} "Anemometer", Britannica, 18/10/2013, Retrieved 28/5/2021. Edited.
2. ↑ Chris Woodford (5/7/2020), "Anemometers", Explain that stuff, Retrieved 28/5/2021. Edited.
3. ↑ Mary Bellis (4/4/2017), " History of the Anemometer ", Thoughtco, Retrieved 28/5/2021.