开路涡度协方差测量系统说明书.doc

开路涡度协方差测量系统说明书作者: 李尚刚单位: 北京天正通工贸有限公司时间: 二 OO 三年四月二十五日 1 目录一、概述二、安装三、接线四、程序五、程序逻辑控制及键盘操作六、通信及数据下载七、数据质量诊断及系统维护 2 一、概述系统由 CR5000 数据采集器、 CSAT3 超声风速仪、 LI7500 CO2/H2O 分析仪和一个 1G的PC卡组成。CR5000 控制测量、运算及数据存储;CSAT3 测量三维风速和超声虚温; LI7500 测量 CO2 、H2O 和大气压力。除了 LI7500 功耗较大外( 12VDC ,1A),其它仪器的功耗均较小。 CSAT3 、LI7500 以SDM 方式输出。 CR5000 数据采集器有 2M内存。系统工作时计算在线通量,并存贮通量数据和时间系列数据。用户获取时间系列数据后,可另行计算通量。数据采集器及各传感器工作温度范围如下: CR5000 数据采集器-25 ~+50 ℃ CSAT3 超声风速仪-30 ~+50 ℃ LI7500 CO2/H2O 分析仪-25 ~+50 ℃ SanDisc PC卡-40 ~+80 ℃有的传感器若经过低温测试,工作温度范围可以扩展。普通 PC 卡工作温度范围为 0~+60 ℃。二、安装 CSAT3 、LI7500 等传感器安装在塔或三角塔上。这些传感器都配有专用的安装支架,安装高度依研究者目的而定。 CSAT3 探头朝向主风向,先大致拧紧万向节,用内六角固定好支架,高度确定后,再调节超声风速仪的水平泡居中,用扳手稍微拧松万向节,注意要拿稳超声探头的尾部,调节水平泡居中,拧紧万向节。 LI7500 探头稍倾斜,以便降雨时水滴能方便滑落,建议 LI7500 与CSAT3 的感应面选在同一高度,相距 20至30cm 。 CR5000 数据采集器与/或电池等置于机箱中。机箱体积较大,为避免对风场形成较大影响,机箱应离传感器一定距离,并位于传感器的主风向下方。警告:如果是铅酸电池,则机箱不要密封死,否则有爆炸的危险。三、接线 CR5000 数据采集器供电及接地 12V ----- 12V (外部供电) G----- G接地----- 大地 CSAT3 超声风速仪: 绿----- SDM-C1 白----- SDM-C2 棕----- SDM-C3 黑----- G 3 透明----- GCSAT3 供电红----- 12V 黑----- G透明----- GLI7500 CO2/H2O 分析仪: 灰----- SDM-C1 蓝----- SDM-C2 棕----- SDM-C3 黑----- G白----- GLI7500 供电(单独供电, 1安培) 红----- 12V 黑----- G透明----- G接地----- 大地整个系统应由 12VDC ,70Ahr 的电池供电,由 12V10A 浮充充电器或 160W 太阳能板对电池充电。标有接地标志的仪器应接地良好。如果不使用某种传感器,则该传感器的连接通道闲置,其它传感器的接线不变,并在数据采集器中使用相应的程序。四、程序程序名传感器配置 CR5000 、CSAT3 CR5000 、CSAT3 、LI7500 每个程序的执行间隔 10Hz ,输出实时数据(10Hz ),保存在 ts_data 表格中; 和在线通量(每 30分钟),保存在 flux 表格中。变量说明单位符号描述 C摄氏度 g克 kPa千帕 m米 mg毫克 s秒 W瓦特 V伏特 4 “ ts_data ”表格“ts_data ”表格中包含了 CSAT3 和LI-7500 的原始测量,并且对数据做了同步处理。变量符号描述 Ux(1) 水平风速( x-轴) [m/s] Uy(1) 水平风速( y-轴) [m/s] Uz(1) 垂向风速[m/s] co2(1) 二氧化碳绝对密度[mg /m^3] h2o(1) 水蒸气绝对密度[g/m^3] Ts(1) 超声虚温[C] press(1) LI-7500 系统压力[kPa] diag_csat(1) CSAT3 诊断值[unitless] 在其它的程序中,如果没有配置某个传感器(例如 LI-7500 ),则“ts_data ”时间系列数据表格中就不包含相应的变量输出。“ flux ”表格下面是“flux ”表格中的输出及相应描述: 变量符号描述 Fc_wpl 经过 WPL 变换的二氧化碳通量[mg /{m^2 s}] LE_wpl 经过 WPL 变换的潜热通量[W/m^2] Hs用超声虚温计算得到的显热通量[W/m^2] tau 动量通量[kg /{ms^2}] u_star 摩擦风速[m/s] Fc_irga 未经过 WPL 修正的二氧