JPH09210842A - 風速測定方法および装置 - Google Patents

風速測定方法および装置

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JPH09210842A
JPH09210842A JP8039016A JP3901696A JPH09210842A JP H09210842 A JPH09210842 A JP H09210842A JP 8039016 A JP8039016 A JP 8039016A JP 3901696 A JP3901696 A JP 3901696A JP H09210842 A JPH09210842 A JP H09210842A
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JP
Japan
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temperature
liquid
sensor
wind velocity
wind
Prior art date
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Pending
Application number
JP8039016A
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English (en)
Inventor
Yoshitami Nonomura
善民 野々村
Toru Mima
徹 美馬
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Fujita Corp
Original Assignee
Fujita Corp
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Publication date
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  • Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 扱いが容易な機器を用いて低コストで風速を
測定する。 【解決手段】 各センサ4にはタンク8より管6を通じ
て水が供給され、センタの先端部の布16は水を吸収し
濡れた状態となる。風洞20内で矢印Aの方向に気流を
生成すると、この気流によってセンサ先端の布16に吸
収されている水は蒸発が促進され、気化熱を奪われてセ
ンサ先端の温度が低下する。この温度が低下する程度は
蒸発の速度に対応しており、従って気流の速度が速いほ
ど、すなわち風速が大きいほど温度は大きく低下する。
この状態で放射温度計10はセンサ先端の温度を測定
し、測定結果を表す電気信号をパソコン12に出力す
る。パソコン12は放射温度計10からの上記電気信号
によりセンサ4の温度を取得し、その温度から所定の変
換テーブルにもとづいて風速を求め、求めた風速を風速
の測定結果として、各センサ4ごとにCRTモニタの画
面32に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は風速を測定する方法
および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、ビルなどの構造物に風が吹き付
けたとき周辺の風環境がどのようなものとなるかを調べ
るような場合、構造物およびその周辺地域の模型を作成
し、その模型を風洞内に配置して、模型の各所で風速を
測定し風環境評価のためのデータが収集される。
【0003】ところで、このような風洞実験において
は、次のような各種の風速計を用いて風速の測定が行わ
れる。 (1)ピトー管:原理は、空気の圧力(動圧)を測定
し、測定した圧力を風速に換算するというものである。 (2)熱線風速計:極めて細い金属線に熱を与え、風が
吹いたときに奪われる熱量を風速に換算し、風速を求め
る。 (3)サーミスタ風速計:原理は熱線風速計と基本的に
同じである。ただし、熱線風速計は指向性が強いが、サ
ーミスタ風速計では感熱部分を球状にして指向性の問題
を解決している。 (4)超音波風速計:風速によって超音波の到達時間が
変化することを利用して風速を求める。 (5)レーザ風速計:2本のレーザの交差部分をトレー
サ(浮遊物)が単位時間当たり何個通りすぎるかを計測
し、風速を求める。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの風速
計はいずれも高価である。例えば、ピトー管による風速
計では、空気の圧力を測定するために圧力変換器が必要
であるが、圧力変換器は非常に高価である。また、熱線
風速計では、金属線から成るセンサ部は比較的低価格で
あるが、センサ部からの信号を増幅する電圧増幅器が高
価である。サーミスタ風速計はサーミスタセンサ部、お
よびセンサ部からの信号を増幅する電圧増幅器から成る
が、いずれも高価である。超音波風速計およびレーザ風
速計はいずれもセンサ部と増幅器の組み合せからなる
が、共に極めて高価である。
【0005】そして、風洞実験を行う場合には、省力化
のため多数の測定点(通常、100点以上)に風速計を
配置して各測定点での風速が同時に測定されるが、その
結果、風速計は各測定点ごとに配置しなければならず、
多数の風速計が必要である。従って、風洞実験を行うた
めに全体として極めて多額の費用がかかってしまう。
【0006】また、熱線風速計およびサーミスタ風速計
は経年変化が激しく、従って、風速測定を行うために
は、毎回、既知の風速のもとで風速計の出力電圧を測定
し、校正を行う必要がある。そのため、風洞実験に時間
がかかるという欠点がある。さらに、熱線風速計および
サーミスタ風速計は機械的強度が弱く、壊れ易いため、
扱いには細心の注意が必要である。例えば、熱線風速計
を模型の測定箇所に配置するようなとき、手が風速計に
触れたり、あるいは模型の一部が風速計に触れると、熱
線風速計は簡単に熱線部分が切れてしまい、交換が必要
となる。従って、この点でも費用が嵩み、また手間がか
かる。
【0007】そこで本発明の目的は、扱いが容易な機器
によって低コストで風速を測定することが可能な風速測
定方法および装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の風速測定方法は
上記目的を達成するため、風速を測定すべき箇所に、表
面が気流にさらされる状態で液体を保持する液体保持ス
テップと、前記液体の温度を測定する測温ステップと、
前記温度の測定結果を風速に換算する換算ステップとを
含むことを特徴とする。
【0009】本発明はまた、前記液体保持ステップで
は、前記液体を繊維質部材または多孔性部材にしみ込ま
せて保持することを特徴とする。本発明はまた、前記繊
維質部材が、布またはフェルトまたは紙であることを特
徴とする。本発明はまた、前記多孔性部材がスポンジで
あることを特徴とする。本発明はまた、前記測温ステッ
プでは、放射温度計またはサーミスタにより温度を測定
することを特徴とする。本発明はまた、前記液体が水、
または揮発性の液体であることを特徴とする。
【0010】また、本発明の風速測定装置は上記目的を
達成するため、表面が気流にさらされる状態で液体を保
持する液体保持手段と、前記液体保持手段に前記液体を
供給する管と、前記液体保持手段により保持された前記
液体の温度を測定する測温手段と、前記測温手段による
温度の測定結果を風速に換算する換算手段とを含むこと
を特徴とする。
【0011】本発明はまた、前記液体保持手段が繊維質
部材または多孔性部材により構成されていることを特徴
とする。本発明はまた、水位を常に一定に保つ水位調整
機構を備え、前記管に水を供給するタンクをさらに備え
たことを特徴とする。
【0012】本発明の風速測定方法では、液体保持ステ
ップで、風速を測定すべき箇所に、表面が気流にさらさ
れる状態で液体を保持し、測温ステップにおいて、前記
保持された液体の温度を測定する。そして、換算ステッ
プで前記温度の測定結果を風速に換算し、上記測定箇所
における風速を取得する。
【0013】また、本発明の風速測定装置では、管を通
じて液体保持手段に液体が供給され、液体保持手段は、
供給された液体を、その表面が気流にさらされる状態で
保持する。そして、測温手段は、前記液体保持手段によ
り保持された前記液体の温度を測定し、換算手段は前記
測温手段による温度の測定結果を風速に換算して、前記
液体が前記液体保持手段により保持された箇所の風速を
得る。
【0014】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を参照して説明する。図1は本発明による風速測定装置
の一例を示す構成図である。この風速測定装置は本発明
の風速測定方法にもとづいて風速を測定するものであ
り、以下、図1を参照して上記風速測定装置と共に本発
明の風速測定方法の一実施例について説明する。
【0015】この風速測定装置2は、センサ4、管6、
タンク8、放射温度計10、パーソナルコンピュータ1
2(以下、パソコンともいう)などを含んで構成されて
いる。センサ4は詳しくは図2に示すような構成となっ
ている。すなわち、立設された管14の先端の開口が布
16によって塞がれ、布16はリング18により管14
に固定されている。そして、管14を通じて適切に水が
供給され、布16は水を吸収して濡れた状態に保たれ
る。これにより、布16に吸収された水はその表面が気
流に曝された状態で保持される。
【0016】これらのセンサ4は本実施例では風洞20
内の、風速を測定すべき箇所にそれぞれ配置されてい
る。なお、センサ4は管14の端部で管6に対して着脱
自在となっており、風速測定が必要な箇所(図1では2
箇所)においてのみ管14を管6に装着し、風速を測定
することができる。
【0017】タンク内には水22が貯留され、管6を通
じてセンサ4を成す管14に導かれている。管6の途中
にはバルブ24、バルブ26が配置され、各センサ4へ
の水22の供給を制御できるようになっている。バルブ
24はすべてのセンサ4への水22の供給を制御するた
めのものであり、一方、バルブ26は各センサ4に対し
て個別に水22の供給を制御するためのものである。
【0018】タンク8内の水位は、センサ4の布16に
常時適量の水22が供給されるようにするため、常にセ
ンサ4の先端と同一高さとなるよう制御されている。タ
ンク8には給水管28を通じて水22が供給されるが、
給水管28にはバルブ34が取り付けられている。そし
て、タンク8内には浮き36が配設され、この浮き36
はアーム30により上記バルブ34に連結されて、浮き
36が上下することによりバルブ34が開閉する構造と
なっている。従って、水位が下がり浮き36が下がる
と、バルブ34が開放されて水がタンク内に供給され、
その結果水位が上昇する。そして、必要なレベルにまで
水位が上昇すると、浮き36の上昇に伴ってバルブ34
が閉塞され、タンク内への水の供給は停止される。この
ような制御によりタンク内の水位は常にセンサ4の先端
と同一の高さに保たれる。
【0019】風洞内のセンサ4の上部には、所定位置に
放射温度計10が配置されており、この放射温度計10
は各センサ4の温度を測定して、測定結果を表す電気信
号をパソコン12に出力する。パソコン12(本発明に
係わる換算手段)は、温度を風速に変換するための変換
テーブルを保持しており、放射温度計10からの上記電
気信号によりセンサ4の温度を取得し、その温度から上
記変換テーブルにもとづいて風速を求め、CRTモニタ
の画面32に表示する。なお、温度を風速に変換する変
換テーブルは、予め既知の種々の風速のもとでセンサ4
の温度を測定し、風速と測定温度のデータを対応づける
ことにより作成し、パソコンの例えばハードディスクに
格納しておく。
【0020】次に、このように構成された風速測定装置
2の動作について説明する。まず、センサ4が装着され
た管6のバルブ26は開放し、一方、センサ4が装着さ
れていない管6のバルブ26は閉塞する。また、すべて
のセンサ4への水22の供給を制御するバルブ24は開
放状態とする。その結果、各センサ4にタンク8より管
6を通じて水が供給され、センサ4の先端部の布16は
水を吸収し濡れた状態となる。
【0021】そして、風洞20の内部で例えば矢印Aの
方向に気流が生成されると、この気流によってセンサ先
端の布16に吸収されている水は蒸発が促進され、気化
熱を奪われてセンサ先端の温度が低下する。この温度が
低下する程度は、蒸発の速度に対応しており、従って、
気流の速度が速いほど、すなわち風速が大きいほど温度
は大きく低下する。
【0022】この状態で放射温度計10はセンサ先端の
温度を測定し、測定結果を表す電気信号をパソコン12
に出力する。パソコン12は、放射温度計10からの上
記電気信号によりセンサ4の温度を取得し、その温度か
ら上記変換テーブルにもとづいて風速を求め、求めた風
速を風速の測定結果として、各センサ4ごとにCRTモ
ニタの画面32に表示する。なお、センサ先端からの水
の蒸発に伴い、タンク内の水位は低下することになる
が、この水位は、上述したように、浮き36とバルブ3
4との作用により、常時センサ4の先端の高さに保たれ
る。従って、センサ4の先端部の布16は常に適切に濡
れた状態が維持される。
【0023】このように本実施例の風速測定装置2で
は、センサ部分は管14や布16によって構成されてい
るので、極めて安価であり、かつ丈夫であって扱いが容
易である。また、放射温度計10、タンク8、パソコン
などの設備が必要であるが、これらは、多数のセンサ4
を用いる場合でも1セットのみを設ければよく、従っ
て、低コストで風洞実験を行うことができる。
【0024】なお、本実施例では管14の先端に布16
を装着したが、同じ繊維質のものとしてフェルトや紙な
どを用いることも可能である。また、水22を吸収して
効果的に保持できるものとして、多孔性部材、例えばス
ポンジなどを用いることも可能である。
【0025】また、センサ4の先端部の温度を測定する
ために、放射温度計10の代りに各センサ4ごとにサー
ミスタを装着して温度を測定することも可能である。こ
の場合には温度を測定するのみであるから、指向性の問
題はなく、また管14に固定できるので壊れ難い構造と
できる。
【0026】さらに、上記布16などにしみ込ませる液
体として、水以外にも、揮発性の液体、例えばアルコー
ルなどを用いることも有効である。この場合には、水よ
りも蒸発し易く、奪われる気化熱が大きいので、風速の
わずかな変化でも温度は大きく変り、高感度の風速測定
を行うことが可能となる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明の風速測定方
法では、液体保持ステップで、風速を測定すべき箇所
に、表面が気流にさらされる状態で液体を保持し、測温
ステップにおいて、前記保持された液体の温度を測定す
る。そして、換算ステップで前記温度の測定結果を風速
に換算し、上記測定箇所における風速を取得する。ま
た、本発明の風速測定装置では、管を通じて液体保持手
段に液体が供給され、液体保持手段は、供給された液体
を、その表面が気流にさらされる状態で保持する。そし
て、測温手段は、前記液体保持手段により保持された前
記液体の温度を測定し、換算手段は前記測温手段による
温度の測定結果を風速に換算して、前記液体が前記液体
保持手段により保持された箇所の風速を得る。
【0028】従って、本発明では、液体を保持するセン
サ部分は例えば布や管によって構成でき、極めて安価で
あり、かつ丈夫であって扱いが容易である。また、測温
手段や換算手段が必要であるが、これらは、多数の箇所
で同時に風速を測定する場合でも1セットのみを設けれ
ばよく、そのため、低コストで風洞実験を行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の風速測定装置の一例を示す構成図であ
る。
【図2】図1の風速測定装置を構成するセンサを詳しく
示す斜視図である。
【符号の説明】
2 風速測定装置 4 センサ 6、14 管 8 タンク 10 放射温度計 12 パーソナルコンピュータ 16 布 18 リング 20 風洞 22 水 24、26、34 バルブ 28 給水管 30 アーム 32 画面 36 浮き

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 風速を測定すべき箇所に、表面が気流に
    さらされる状態で液体を保持する液体保持ステップと、 前記液体の温度を測定する測温ステップと、 前記温度の測定結果を風速に換算する換算ステップと、 を含むことを特徴とする風速測定方法。
  2. 【請求項2】 前記液体保持ステップでは、前記液体を
    繊維質部材または多孔性部材にしみ込ませて保持する請
    求項1記載の風速測定方法。
  3. 【請求項3】 前記繊維質部材は、布またはフェルトま
    たは紙である請求項2記載の風速測定方法。
  4. 【請求項4】 前記多孔性部材はスポンジである請求項
    2記載の風速測定方法。
  5. 【請求項5】 前記測温ステップでは、放射温度計また
    はサーミスタにより温度を測定する請求項1記載の風速
    測定方法。
  6. 【請求項6】 前記液体は水、または揮発性の液体であ
    る請求項1記載の風速測定方法。
  7. 【請求項7】 表面が気流にさらされる状態で液体を保
    持する液体保持手段と、 前記液体保持手段に前記液体を供給する管と、 前記液体保持手段により保持された前記液体の温度を測
    定する測温手段と、 前記測温手段による温度の測定結果を風速に換算する換
    算手段と、 を含むことを特徴とする風速測定装置。
  8. 【請求項8】 前記液体保持手段は繊維質部材または多
    孔性部材により構成されている請求項7記載の風速測定
    装置。
  9. 【請求項9】 水位を常に一定に保つ水位調整機構を備
    え、前記管に水を供給するタンクをさらに備えた請求項
    7記載の風速測定装置。
JP8039016A 1996-01-31 1996-01-31 風速測定方法および装置 Pending JPH09210842A (ja)

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CN104122065A (zh) * 2013-04-26 2014-10-29 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 野外多路数字式地表剪切应力动态监测仪
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