精準(zhǔn)測定
渦度相關(guān)通量觀測——湍流空氣動(dòng)力研究
超精準(zhǔn)儀器
概要
Campbell的CSAT3三維超聲風(fēng)速儀是在湍流空氣動(dòng)力研究領(lǐng)域測定三維超聲風(fēng)速的明星儀器。融空氣動(dòng)力學(xué)與其形體結(jié)構(gòu)特征設(shè)計(jì)為理念，以超聲脈沖物理學(xué)為其測定原理，為在嚴(yán)酷氣象條件下正常測量為技術(shù)工藝要求，是一個(gè)對被測空氣干擾小并耐用的三維風(fēng)速儀。有10厘米垂直測量路徑，可輸出三維正交風(fēng)速和超聲溫度。最大輸出頻率為50Hz。有模擬和數(shù)字兩種輸出方式。
可接收下列三種指令中的任何一種啟動(dòng)與運(yùn)行
數(shù)據(jù)采集器中的同步測量指令（SDM）
CSAT3的內(nèi)裝時(shí)鐘設(shè)定指令
通過RS-232串口通訊，用PC給予指令
用SDM通訊規(guī)程能支持激發(fā)多個(gè)或多組傳感器同步測定。
優(yōu)點(diǎn)與特點(diǎn)
Ø 革新的設(shè)計(jì)在提供湍流精準(zhǔn)測量的同時(shí)，將對被測流體本身的干擾降到更低。
Ø 與EC150或EC155紅外CO2/H2O氣體分析儀集成為幾乎同空間測定渦度相關(guān)通量的測定系統(tǒng)。
Ø 與Campbell數(shù)據(jù)采集器充分兼容
Ø 測定可用于計(jì)算動(dòng)量通量和摩擦速度（Friction velocity）。
Ø 可裝配Campbell微絲熱電偶瞬時(shí)反應(yīng)溫度傳感器（例如：FW05）用于測定感熱通量。
Ø 可在惡劣天氣條件下應(yīng)用
Ø 防雨：革新的超聲信號處理與聲頻發(fā)射接收頭吸水防雨網(wǎng)相結(jié)合，有效地改善了在陰雨條件下的運(yùn)行
質(zhì)量。
Ø 密封的超聲傳感器和電子控制箱。
性能指標(biāo)
測量
Ø 輸出三維正交風(fēng)速[ux，uy，uz (ms-1)]和超聲溫度[Ts (℃)]或聲速[c（ms-1)]。
Ø 聲速從位于每對發(fā)收超聲的傳感器之間聲波路徑測定，共有三個(gè)測定路徑。訂正了側(cè)向風(fēng)影響。
Ø 測量頻率：100Hz，可程控設(shè)定
Ø 輸出帶寬 : 5, 10, 12.5, 20, 或 25 Hz
Ø 輸出頻率 : 10, 20, 25, 或 50 Hz
標(biāo)準(zhǔn)誤RMSa
Ø ux，uy：1 mms-1
Ø uz：0.5 mms-1
Ø c：15 mms-1（0.025℃）
準(zhǔn)確度b
Ø 靜風(fēng)
ux，uy：＜±8.0 cm s-1
uz：＜±4.0 cm s-1
Ø 斜率誤差
風(fēng)向量與水平面偏角在±5° <±2%測值
風(fēng)向量與水平面偏角在±10° <±3%測值
風(fēng)向量與水平面偏角在±20° <±6%測值
信號輸出
數(shù)字 SDM
CSI 串行接口，用于數(shù)據(jù)采集器/傳感器通訊。
群體觸發(fā)事件執(zhí)行時(shí)完全同步
數(shù)字 RS-485
波特率：1200-230400 bps
數(shù)據(jù)類型：ASCII 浮點(diǎn)
輸出頻率 : 10, 25 或 50 Hz
USB
數(shù)據(jù)類型 : ASCII 浮點(diǎn)數(shù)
輸出頻率 : 10, 25 或 50 Hz
輸出范圍
SDM 和 RS-485 數(shù)字輸出
最大風(fēng)速量程：±65.535 m s-1
聲速：300 ~ 366 m s-1 (-50℃~+60℃)
外形描述
測定路徑：豎直：10.0 cm；水平：5.8 cm
測定路徑與水平面的夾角：60°
聲波發(fā)收傳感器直徑：0.64 cm
傳感器安裝臂直徑：0.84 cm
支撐臂直徑：1.59 cm
三維
超聲風(fēng)速儀：47.3 cm (l) x 42.4 cm (h)
電子控制箱：26 cm x 16 cm x 9 cm
重量
超聲風(fēng)速儀：1.7 kg
電子控制箱：3.8 kg
材料
超聲風(fēng)速儀：不銹鋼管
電子控制箱：鑄鋁
運(yùn)行環(huán)境
正常工作溫度范圍：-30℃~+50℃
電源
電壓：10 ~16 V 直流
電流：200 mA(60 Hz測定頻率時(shí))
100 mA(20 Hz測定頻率時(shí))
超聲風(fēng)速儀示意圖
下面三個(gè)超聲測頭空間結(jié)構(gòu)的俯視
aRMS基于穩(wěn)定風(fēng)速測定數(shù)據(jù)計(jì)算而得。測定頻率不影響分辨率。
bCAST3 三維超聲風(fēng)速儀的準(zhǔn)確度指標(biāo)是指在溫度 -30℃~+50℃；在風(fēng)速<30m s-1; 風(fēng)與超聲風(fēng)速儀指向的夾角 ±170°。
產(chǎn)地：美國Campbell公司
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