1 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)
|
TOP
2 PHASED ARRAY SODAR med RASS
Option (METEK)
482MHz and 1290MHz RASS-Extension
Profiling of the virtual temperature
Hard- and Software of DSDPA.90-24 and DSDPA.90-64 are prepared to integrate a
1290 or 482 MHz RADAR to build up a MERASS 1000/3000 system for simultaneous
measurement of wind, turbulence and temperature.
Extention: RASS Subsystem 1290 MHz (Extension of DSDPA.90-24 or -64)
Such RASS system requires an official frequency allocation permit by the
national authorities which must be organized by the customer as the operator of
such device. The used frequency 1290 MHz is a frequency band which is declared
as a Class A preference for such meteorological applications. However, special
care must be taken by the customer before ordering such RASS in view of
frequency allocation. METEK confirms any support for such actions.
a.) Design of Electromagnetic Antennas
| Antenna
|
|
| Type:
|
Two
parabolic panel parabolic reflectors, with Ø 1.8m |
| Feed:
|
One focal
feed ea. |
|
|
| Beam
Characteristics |
|
| Beam
Direction: |
Vertical |
| Beam
Control: |
None
|
|
Polarization: |
Linear
|
b.) Transmitter/Receiver Characteristics
|
Transmitter |
|
| Frequency:
|
1290 MHz |
| Modulation: |
Continuous
wave |
| RF-power:
|
20 W
approx. |
| Bandwidth:
|
Depends
only to oscillator stability, approx. 10-5 |
|
|
|
Receiver |
|
| Frequency
|
1290 MHz
|
| Type:
|
Homodyne
|
| Noise
Figure: |
< 1 dB
|
| RF-Band
Width: |
< 5 MHz
|
| IF-Center
Frequency: |
approx. 3
KHz |
|
|
|
Accuracies: |
|
| Virtual
Temperature: |
0.3 °K
|
TOP
Extension: RASS Subsystem 482 MHz (Extension of DSDPA.90-24 or -64)
In case that the customer wants to measure also the temperature profile as
high as possible a RASS system based on 482 MHz technique could be considered.
Such system has been developed recently by METEK on a contract of the Institute
of Tropospheric Research Leipzig, Germany, and was successfully demonstrated on
a measuring campaign of the national weather service of Germany in September
2000. This system should be combined with the bigger phase array antenna type
DSDPA.90-64 in order to have comparable measuring heights for both profilers, it
is not recommended in combination with DSDPA.90-24 due to the low required
frequency.
a.) Design of Electromagnetic Antennas
| Antenna
|
|
| Type:
|
Two parabolic
grid reflectors with Ø 3.80 m |
| Feed:
|
One focal feed
ea. |
|
|
| Beam
Characteristics |
|
| Beam Direction:
|
Vertical |
| Beam Control: |
None
|
| Polarization:
|
Linear
|
b.) Transmitter/Receiver Characteristics
| Transmitter
|
|
| Frequency:
|
482 MHz
|
| Modulation:
|
Continuous
wave |
| RF-power:
|
40 W approx. |
| Bandwidth:
|
Depends only
to oscillator stability, approx. 10-5 |
|
|
| Receiver
|
|
| Frequency
|
482 MHz
|
| Type:
|
Homodyne
|
| Noise Figure:
|
< 1 dB
|
| RF-Band Width:
|
< 2 MHz
|
| IF-Center
Frequency: |
approx. 1 KHz
|
|
|
| Accuracies:
|
|
| Virtual
Temperature: |
0.3 °K
|
TOP
|
