uSonic-3 Class A MP и uSonic-3 Cage MP Инновационные решения для 3D-вектора ветра и турбулентности от METEK
Серия uSonic-3 от METEK предлагает Multi-Path (MP) технологию ультразвуковых анемометров для высокоточного измерения 3D ветра и атмосферной турбулентности. Данная разработка обеспечивает превосходные возможности для научных исследований, методов эди–ковариации (eddy covariance) и сложных метеорологических задач, предоставляя 9 радиальных компонентов ветра и возможность напрямую измерять несколько вертикальных компонентов, сводя искажение потока к минимуму.
Ключевые преимущества
Multi-Path (MP) концепция
- Один излучатель одновременно принимает три отдельных приёмника на противоположной стороне, образуя в сумме 9 радиальных компонентов ветра в одном анемометре.
- Каждый анемометр измеряет три независимые 3D-комбинации вектора ветра квазисинхронно.
- Избыточность (редундантность) в измерениях позволяет автоматически выбирать наиболее оптимальные пары «излучатель–приёмник» и тем самым минимизировать искажение потока.
Прямое измерение вертикального ветра
- До трёх вертикальных компонентов фиксируется напрямую, что повышает точность и надёжность в условиях слабой турбулентности или при работе в сложном климате.
Усовершенствованное измерение температуры
- На каждом канале определяется акустическая (соническая) температура, таким образом в сумме может быть до 9 показаний температуры, а также вычисляются конечные декартовы компоненты (x, y, z) и температура.
Прочность и универсальность
- Минимальное искажение потока благодаря оптимизированной конструкции сенсорной головы и специализированным ультразвуковым преобразователям.
- Широкие углы приёма (±170° или ±180°, в зависимости от модели), что позволяет практически «всесторонний» захват воздушного потока.
- Встроенный двухосный датчик наклона (опция) даёт информацию об угле наклона датчика для удалённого контроля правильности установки.
Высокочастотная регистрация
- Частота измерений настраивается до 30 Гц (→ суммарно 90 Гц для радиальных данных).
- Вывод «сырых» данных или усреднённых показаний с задаваемым интервалом усреднения.
Дистанционное управление и синхронизация
- Поток данных реализован через RS422 (ASCII, NMEA и т.д.) либо Ethernet (FTP, HTTP или другие протоколы).
- Опционально SD-карта (8 ГБ или 64 ГБ) для локальной записи.
- Цифровые входы/выходы, NTP или PTP (по запросу) для продвинутой синхронизации систем.
Расчёты турбулентности и потоков (опция)
- Встроенный модуль для онлайн-вычисления средних значений, дисперсий, коваріаций, теплового потока, потока импульса, длины Монина–Обухова и прочих параметров.
Нагрев (опционально)
- Возможна «умная» система подогрева сенсорной головы для холодного/обледенелого климата (полярные зоны и т.д.).
Две конструкции сенсорных голов
1. uSonic-3 Class A MP
- Направленная (Directional)» сенсорная голова: идеальна для установки на «буме» (горизонтальном выносе) мачты или исследовательской вышки.
- Оптимизирована для слабой турбулентности или исследований в арктических/антарктических условиях.
- Минимальное вмешательство конструктивных элементов в поток.
2. uSonic-3 Cage MP
- Круговая (Omni-directional) конструкция: симметричная «каркасная» (cage) форма, идеально для верхней точки мачты.
- Прочный корпус для эксплуатационных измерений турбулентности и экстремальных погодных условий.
- Приём ветра на 360°, что особенно удобно для универсальных метеостанций.
Типичные области применения
- Эди–ковариационные (eddy covariance) исследования обмена вещества и энергии
- Изучение атмосферной турбулентности
- Климатология, полярные станции, районы со слабой турбулентностью
- Оценка качества воздуха
- Отдалённые исследовательские базы (арктика/антарктика)
- Мобильный мониторинг, выездные кампании
- Пограничный слой (boundary-layer) и микрометеорология
Технические показатели (обзор)
| Параметр | uSonic-3 Class A MP | uSonic-3 Cage MP |
|---|---|---|
| Условия эксплуатации | −40…+60 °C, 5–100% RH, 0–50 м/с | −40…+60 °C, 5–100% RH, 0–50 м/с |
| Частота измерений | До 30 Гц (→ 3×30 = 90 Гц суммарно) | До 30 Гц (→ 3×30 = 90 Гц суммарно) |
| Число измерительных путей | 3×3 = 9 (в т.ч. 3 вертикальных) | 3×3 = 9 (в т.ч. 3 вертикальных) |
| Точность ветра | ±1 % @ 5 м/с (0–10° наклона), ±2 % (10–20°) | ±1 % или ±1,5 % @ 5 м/с (зависит от наклона) |
| Угол приёма | ±170° (Class A MP) | ±180° (Cage MP, «омни-дирекшн») |
| Сон. температура | 9 акустических T, дискр. до ±0,01 K | 9 акустических T, дискр. до ±0,01 K |
| Аналоговый ввод/вывод (опция) | 4 или 8 входных каналов, 4 выхода (16–20 бит) | 4 или 8 входных каналов, 4 выхода (16–20 бит) |
| Память (опция) | SD карта 8 ГБ (до 64 ГБ) | SD карта 8 ГБ (до 64 ГБ) |
| Питание | 10–36 В DC, ~2,5 Вт (без нагрева) | 10–36 В DC, ~2,5 Вт (без нагрева) |
| Подогрев (опция) | 10–24 В DC, до 100 Вт (Class A MP) | 10–24 В DC, до 55 Вт (Cage MP), «умная» система |
| Коммуникации | RS422, Ethernet (опц.), ASCII, NMEA, FTP и др. | RS422, Ethernet (опц.), ASCII, NMEA, FTP и др. |
(Фактические показатели могут отличаться в зависимости от условий и настроек.)
Итог
uSonic-3 Class A MP и uSonic-3 Cage MP реализуют мульти-траектории (multi-path) для одновременной регистрации 9 радиальных компонентов ветра, гарантируя оптимизированное 3D-измерение с учётом нескольких вертикальных составляющих. Такая избыточность существенно повышает качество данных, стабильность и точность, особенно в задачах турбулентного анализа и эди–ковариации (eddy covariance). Будь то установка на «буме» мачты или на верхушке вышки, сенсоры uSonic-3 обеспечивают передовое решение для частотного, надёжного и высокоточного 3D-мониторинга ветра в самых требовательных условиях.