准确测定

涡度相关通量观测——湍流空气动力研究 
  

 概要

      Campbell的CSAT3三维超声风速仪是在湍流空气动力研究领域测定三维超声风速的明星仪器。融空气动力学与其形体结构特征设计为理念，以超声脉冲物理学为其测定原理，为在严酷气象条件下正常测量为技术工艺要求，是一个对被测空气干扰小并耐用的三维风速仪。有10厘米垂直测量路径，可输出三维正交风速和超声温度。最大输出频率为50Hz。有模拟和数字两种输出方式。

可接收下列三种指令中的任何一种启动与运行数据采集器中的同步测量指令（SDM）CSAT3的内装时钟设定指令通过RS-232串口通讯，用PC给予指令用SDM通讯规程能支持激发多个或多组传感器同步测定。 优点与特点

Ø 革新的设计在提供湍流准确测量的同时，将对被测流体本身的干扰降到更低。

Ø 与EC150或EC155红外CO₂/H₂O气体分析仪集成为几乎同空间测定涡度相关通量的测定系统。Ø 与Campbell数据采集器充分兼容Ø 测定可用于计算动量通量和摩擦速度（Friction velocity）。Ø 可装配Campbell微丝热电偶瞬时反应温度传感器（例如：FW05）用于测定感热通量。Ø 可在恶劣天气条件下应用Ø 防雨：革新的超声信号处理与声频发射接收头吸水防雨网相结合，有效地改善了在阴雨条件下的运行   质量。Ø 密封的超声传感器和电子控制箱。 性能指标

测量

Ø 输出三维正交风速[u_x，u_y，u_z (ms^-1)]和超声温度[Ts (℃)]或声速[c（ms^-1)]。Ø 声速从位于每对发收超声的传感器之间声波路径测定，共有三个测定路径。订正了侧向风影响。Ø 测量频率：100Hz，可程控设定Ø 输出带宽 : 5, 10, 12.5, 20, 或 25 HzØ 输出频率 : 10, 20, 25, 或 50 Hz 标准误RMS^aØ u_x，u_y：1 mms^-1Ø u_z：0.5 mms^-1Ø c：15 mms^-1（0.025℃） 准确度^bØ 静风     u_x，u_y：＜±8.0 cm s^-1

     u_z：＜±4.0 cm s^-1

 Ø 斜率误差

风向量与水平面偏角在±5°   <±2%测值风向量与水平面偏角在±10°  <±3%测值风向量与水平面偏角在±20°  <±6%测值 信号输出

数字 SDM

CSI 串行接口，用于数据采集器/传感器通讯。      群体触发事件执行时*同步数字 RS-485波特率：1200-230400 bps数据类型：ASCII 浮点输出频率 : 10, 25 或 50 HzUSB数据类型 : ASCII 浮点数输出频率 : 10, 25 或 50 Hz

 输出范围

      SDM 和 RS-485 数字输出
      风速量程：±65.535 m s-1 
      声速：300 ~ 366 m s-1 (-50℃~+60℃)

 外形描述

       测定路径：竖直：10.0 cm；水平：5.8 cm
       测定路径与水平面的夹角：60° 
       声波发收传感器直径：0.64 cm 
       传感器安装臂直径：0.84 cm
       支撑臂直径：1.59 cm
       三维
       超声风速仪：47.3 cm (l) x 42.4 cm (h)
       电子控制箱：26 cm x 16 cm x 9 cm
       重量
       超声风速仪：1.7 kg
       电子控制箱：3.8 kg
       材料
       超声风速仪：不锈钢管
       电子控制箱：铸铝
       运行环境
       正常工作温度范围：-30℃~+50℃
       电源
       电压：10 ~16 V 直流
       电流：200 mA(60 Hz测定频率时)
               100 mA(20 Hz测定频率时)

超声风速仪示意图

下面三个超声测头空间结构的俯视

^aRMS基于稳定风速测定数据计算而得。测定频率不影响分辨率。
      ^bCAST3 三维超声风速仪的准确度指标是指在温度 -30℃~+50℃；在风速<30m s-1; 风与超声风速仪指向的夹角 ±170°。

产地：美国Campbell公司