ULTRALJUD ANEMOMETER: USA-1 (METEK)

USA-1 är en ultraljudanemometer som mäter gasrörelse tredimensionellt.  Finns i två utföranden "Basic" och "Scientific" med ett antal optioner.

  • Exakta vind- och turbulensmätningar utan rörliga delar
  • Beräknar den fullständiga 3-dimensionella vindinformationen
  • Praktiskt taget underhållsfri
  • Pålitlig funktion även under extrema väderförhållanden
  • Inbyggd självdiagnos och datakvalitetsövervakning
  • Olika sensorhuvuden kan väljas, optimerade för ett brett spektrum av användningsmöjligheter., 
  • Uppvärmda sensorhuvuden (55W eller 100W) garanterar drift även under de mest extrema köldförhållandena.
  • On-line beräkning av turbulensparametrar
  • Kan även användas till temperaturmätning (beräknar den virtuella temperaturen).
  • Synkroniserad avläsning av externa analoga signaler (Eddy-correlation)
  • Mätområde upp till 60 m/s
  • Dataavläsningsfrekvens (Sampling rate) upp till 50 Hz
  • Digital (RS232 or RS422) och/eller analog utmatning av sensorsignaler
  • Valbar utmatning av momentan- eller medelvärden.
  • Kalibrering kan göras på plats (enbart nödvändig efter t.ex transportskador eller annan extern påverkan)

 

                                                

 

   (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fördelarna med Ultrasonic Wind Sensor USA-1

Alltsedan den första modellen av USA-1 gjordes tillgänglig på marknaden 1992 har detta system bevisat sin pålitlighet inte minst genom att undvika de problem som är inbyggda i de konventionella mekaniska vindgivarna. De rörliga delarna hos konventionella vindsensorer medför ofta problem på grund av det oundvikliga slitaget av lagren. Därför måste de också kontinuerligt servas och övervakas. Dessutom kan vertikala vindkomponenter och extremt låga eller extremt höga vindhastigheter ge oacceptabla avvikelser från faktisk vinddata (detta orsakas av tröghetsmassan och tröghetsmomentet hos skålkorset och vindfanan).

Kunderna har också uppskattat den utmärkta flexibiliteten när det gäller att anpassa givaren till olika användningsområden. Även den enklaste standardmodellen erbjuder de tre vindkomponenterna i olika datasetformat tillsammans med den virtuella temperaturen. Systemet kan köras i momentanmod eller medelvärdesbildningsmod med inställningsbar avläsningsfrekvens och medelvärdesperiod. Även väderstreck (N) kan justeras. Med sensoruppvärmningen som kan fås som tillval blir detta system idealiskt för långtidsövervakning och mätning av det atmosfäriska vindflödet under extrema klimatförhållanden och utan krav på täta tillsynsintervall.

Utmatning av mätdata sker som standard genom en RS232C serieport. RS422-snitt eller analog utmatning kan fås på begäran.

Standardsystemet kan kompletteras med ett kraftfullt co-processorkort för on-line beräkning av samtliga relevanta turbulensparametrar såsom varians, kovarians, värme- och momentflöde. Dessa data kan sedan i realtid föras över via seriekommunikation till överordnade dispersionsmodeller.

Systemet kan byggas ut ytterligare genom att optionen med analoga inkanaler läggs till. Två Pt100 sensorer, sex spänningskanaler och två TTL räknare kan på så sätt integreras. Samplingen och tidsmärkningen synkroniseras med ultraljudmätningarna. Rå- eller medelvärdesdata beräknas i standardversionen. Med dessa tilläggsoptioner tillsammans med turbulensberäkningskortet kan även vertikala flöden av externa storheter göras tillgängliga( t.ex. flöden av vattenånga, ozon etc...).

Olika konfigurationer av sensorhuvuden och även en separering av huvuden från sensorelektroniken kan väljas, allt efter behov.

Tillförlitligheten hos data säkras genom omfattande signalkvalitetstester på rådata. Dessa identifierar tillfälliga spikar som orsakas av tex. hagelkorn eller snöflingor. Systemet rapporterar automatiskt när den förkasta sådana data.

Det finns också en inbyggd kalibreringsrutin som möjliggör kalibrering på plats ifall det skulle visa sig nödvändigt efter en mekanisk deformation av sensorhuvudet (tex. vid installation eller något missöde).

Mätprincip

Korta ultraljudpulser skickas längs tre olika axlar mellan tre par av ljudhuvuden som används omväxlande som sändare och mottagare. Ljudhuvudena är monterade i aerodynamisk utformade höljen vilka påverkar det omgivande luftflödet så lite som möjligt.

Ljudets utbredningshastighet som beräknas ur transporttiden beror delvis på egenskaperna av den stillastående luftmängden, delvis på luftens rörelse längs de tre vektorrikningarna som bildas av sändar-mottagarparen. Ur dessa tre vektorer kan vindens riktning och hastighet bestämmas i 3 dimensioner. Därutöver nyttjas denna information även till beräkning av luftens virtuella temperatur.

Specifikation

UltraSonic Anemometer USA-1
Driftmod Rådata eller medelvärdesbildning
Variabler Standard sensor x, y, z och T -eller-
hastighet, riktning, z och T -eller-
ljudutbredningstiderna
Mätområde
x, y, z, hastighet 0 ... 60 m/s
Riktning 0 ... 360 °
Temperatur -40 ... 60 °
Avläsningsfrekvens
Standard 0.1 ... 25 Hz (med medelvärdesbildning)
Snabb version 0.1 ... 50 Hz (med medelvärdesbildning)
Analoga inkanaler
(option, 12 Bit or 16 Bit)
2 x Pt-100 -50 ... +50 °C
6 x Spänning -10 ... +10 V -eller-
-5 ... +5 V
2 x TTL räknare
 
Intern datalogger
(option)
Lagringskapacitet:
 
Standard USA-1 16383 dataset
USA-1 med turbulens tillägg 2047 dataset
FIFO organisation, direktförbindelse till modem möjlig
 
Kraftmatning
Utan uppvärmning 9 ... 36 VDC, 2.5 W
Med uppvärmning 24 VDC, max 55 W
Dataöverföring
RS 232 C
 
option RS 422
 
option Analog, 12 Bit 0 ... 10 V -eller-
0 ... 5 V -eller-
0 ... 2.5 V
inställbart värdeområde
Kabellängd
Datakabel RS 232C 12 m (standard)
Datakabel RS 422 12 m (standard)
förlängning upp till 1200 m finns tillgänglig
Strömförsörjningskabel 12 m (standard)
förlängning finns tillgänglig
Dimensioner
Sensor huvud
(diameter x höjd)
320 mm x 240 mm
Ljudvägens längd 175 mm
Elektronikenhet 120 mm x 120 mm x 90 mm
Elektronikenhet / sensor huvud Ihopbyggd -eller-
separat (option, max.8 m distans)
Två olika typer av sensorhuvuden finns (se avbildningar)
Vikt ungefär 3.5 - 7.0 kg (beroende på konfigurationen)
Samtliga komponenter är vattentäta enligt IP65

- Vi förbehåller oss rätten att ändra specifikationen utan att i förväg meddela -

On-Line beräknade Variabler som Turbulenskortet (option) levererar

Medelvärde x-vind komponent (x) Medelvärde y-vind component (y) Medelvärde z-vind component (z)

Medelvärde virtuell temperatur (T)

Standardavvikelse för x Standardavvikelse för y Standardavvikelse för z

Standardavvikelse för T

Kovarians mellan x och y Kovarians mellan x och z Kovarians mellan  y och z
Kovarians mellan y och T Kovarians mellan z och T
 
Medelvärde öst-väst vind komponent (u) Medelvärde nord-syd vind komponent (v) Medelvärde vertikal vind komponent (w)
Medelvärde horisontal vindhastighet (vel) Medelvärde horisontal vindriktning (dir)
 
Vertikalt momentflöde (mf) Vertikalt värmeflöde (hf)
 
Friktionshastighet (u*) Karakteristisk temperatur (T*) Ytråhet (Cd)
Longitudinal turbulensintensitet (psig) Transversal turbulensintensitet (qsig) Vertikal turbulensintensitet (rsig)
Standardavvikelse för vindkomponent parallell till medel- vindriktningen (tp) Standardavvikelse för vindkomponent ortogonal-horisontellt mot medelvindriktningen (tq) Standardavvikelse för vindkomponent ortogonal-vertikalt  mot medelvindriktningen (tr)
Medelvärden för de analoga inkanalerna (endast ifall optionen  analoga inkanaler har valts) Standardavvikelse för de analoga inkanalerna (endast ifall optionen  analoga inkanaler har valts) Kovarians för de analoga inkanalerna (endast ifall optionen  analoga inkanaler har valts)

 

Tillbaka till Sensorer