Startsida Produkter Support Kontakta oss
Sensorer

Vind 3D

  Startsida > Produkter > Sensorer Vind 3D  
 
  1. USA-1
  2. Sodar

Datainsamlingssystem

Datalogger

 

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