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風(fēng)吹雪測(cè)量系統(tǒng)
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胡文雯
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產(chǎn)品簡(jiǎn)介
產(chǎn)品介紹
系統(tǒng)簡(jiǎn)介
風(fēng)吹雪測(cè)量系統(tǒng)的核心組成部分是FlowCapt。FlowCapt由3個(gè)聲壓感應(yīng)部件、1個(gè)電子處理器（里面是集成電路板和處理器）及相關(guān)線纜組成。FlowCapt內(nèi)置有一個(gè)配備特殊固件程序的Campbell CR200數(shù)據(jù)采集器，用于進(jìn)行SDI或外圍緩沖器（PB）的編程服務(wù)，所以它與Campbell出品的CR系列數(shù)據(jù)采集器擁有良好的兼容性，可外接入到任何一個(gè)以Campbell的CR系列數(shù)據(jù)采集器為核心組件的氣象站中。同時(shí)，該儀器能夠接到任何提供SDI接口的數(shù)據(jù)采集器上。該產(chǎn)品可應(yīng)用于雪通量的理論模型研究、雪崩預(yù)警、常規(guī)冰雪特性研究等領(lǐng)域。在15秒的采集間隔內(nèi)，F(xiàn)lowCapt采集吹雪狀況。電子接口包含了放大、過(guò)濾、數(shù)字化、線性化輸出等功能，還包含了模擬電路板，可以用于供電，放大，過(guò)濾，還擴(kuò)展Flowcapt傳感器。
應(yīng)用領(lǐng)域
- 雪堆/吹雪監(jiān)測(cè)
- 質(zhì)量通量和風(fēng)速測(cè)量
- 雪崩的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
- 極地酷寒的氣候監(jiān)測(cè)
- 氣象和科學(xué)應(yīng)用
- 工業(yè)監(jiān)控中的應(yīng)用
工作原理
風(fēng)吹雪粒子系統(tǒng)，能夠以15秒/次的頻率對(duì)風(fēng)吹雪進(jìn)行監(jiān)測(cè)。它采用力學(xué)-聲學(xué)耦合原理進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)風(fēng)吹雪粒子吹打在聲壓感應(yīng)部件（一種類(lèi)似于管狀的傳感器，見(jiàn)下圖所示）上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生聲壓，聲壓信號(hào)被電子處理器采集，然后電子處理器會(huì)對(duì)聲壓信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、線性化以及數(shù)字化。被數(shù)字化的信號(hào)通過(guò)RS232或SDI-12方式傳輸?shù)接脩?hù)外接的數(shù)據(jù)采集器上。同樣，摩擦風(fēng)速的測(cè)量也是如此：風(fēng)與聲壓感應(yīng)件之間會(huì)產(chǎn)生摩擦力，被電子處理器采集，然后轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸出。
技術(shù)參數(shù)
- 風(fēng)速通量比例:0-70m/s
- 分辨率：10mv/0.28m/s
- 粒子通量比例:0-250g/㎡/s
- 分辨率：10mv/0.28m/s
- 供電:6-30v（9.6-16v的供電,可以輸出sdi-12的協(xié)議）
- 電流：1ma@測(cè)量，20ma@處理(3秒一個(gè)采樣)，平均>5ma，使用未調(diào)節(jié)電源增加3 ma
- 電纜：傳感器和接口之間電纜長(zhǎng)度15米，sdi長(zhǎng)度為60米，rs232為30米。
- 工作溫度：-40～+80℃（可選配-50～+100℃）
- 工作濕度：0-99% rh
- 尺寸：40x18x13cm (lxwxh)，含連接器
- 重量：3kg.
- 夾具：30-80mm.
安裝
接口箱子可以直接被固定在直徑30–80毫米的立桿上，如果傳感器、接口箱子，以及數(shù)據(jù)采集器不能安裝在一個(gè)相同的立桿上，傳感器安裝臂、接口盒子與數(shù)據(jù)采集器之間的接地一定要非常完好。
1–3個(gè)可互換的flowcapt包括m10安裝臂和10米延長(zhǎng)電纜接口箱子包含通用立桿夾具電纜聯(lián)結(jié)至數(shù)據(jù)采集器，附加的設(shè)備電纜連接接口至pc.
CF4風(fēng)吹雪通量傳感器帶安裝附件型號(hào)為：FCBRA（傳感器長(zhǎng)度1040mm，三層，高度3米垂直梯度的風(fēng)吹雪指標(biāo)，也可根據(jù)實(shí)際需要選擇層數(shù)，下圖為三層效果圖)
野外安裝照片展
示風(fēng)吹雪系統(tǒng)組成
數(shù)據(jù)采集單元:CR300，CR800，CR1000X采集器
風(fēng)吹雪傳感器：FC4
機(jī)箱太陽(yáng)能供電支架等輔助設(shè)備。
用戶(hù)可根據(jù)研究需求，根據(jù)研究風(fēng)吹雪的研究高度可選配分層 ，下圖為1-3層例圖（垂直高度三米）
數(shù)據(jù)采集器選配
性能特征 | CR200X系列 | CR300系列 | CR800/CR850 | CR1000X | CR3000 | CR6 | CR9000X系列 |
*大掃描速率 | 1 Hz | 10 Hz | 100 Hz | 100 Hz | 100 Hz | 1000Hz | 100,000 Hz |
模擬輸入 | 5個(gè)單端（無(wú)差分） | 6個(gè)單端 | 6個(gè)單端 | 16 個(gè)單端 | 28個(gè)單端 | 12個(gè)單端或6個(gè)差分 | 每個(gè)CR9050/CR9051E/CR9055(E): |
脈沖計(jì)數(shù)器 | 2個(gè) | 2個(gè) | 2個(gè) | 2個(gè) | 4個(gè) | 16個(gè) | 每個(gè)CR9071含12個(gè) |
開(kāi)關(guān)激發(fā)通道 | 2個(gè)電壓激發(fā) | 2個(gè)電壓激發(fā) | 2個(gè)電壓激發(fā) | *大16個(gè)電壓激發(fā) *大16個(gè)電流激發(fā) | 4個(gè)電壓激發(fā) | *大12個(gè)電壓激發(fā) *大12個(gè)電流激發(fā) | 每個(gè)CR9060含10個(gè) |
數(shù)字控制端口 | 2個(gè)I/O | 2個(gè)I/O | 4個(gè)I/O | *大16個(gè)I/O，2 個(gè)RS232,2個(gè)RS485，8個(gè)SDI-12，8個(gè)RX/TX pair RS 232 | 3個(gè)SDM、8個(gè)I/O | *大16個(gè)I/O，2 個(gè)RS232,2個(gè)RS485，8個(gè)SDI-12，8個(gè)RX/TX pair RS 232 | 每個(gè)CR9060含：1個(gè)SDM、8個(gè)I/O |
連續(xù)模擬輸出 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2 | 0 | 每個(gè)CR9060含6個(gè) |
通訊/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)端口 | 1個(gè)RS-232 | 1個(gè)USB,1個(gè)CSI/O, 1個(gè)10/100baseT（CR310） | 1個(gè)CS I/O | 1個(gè)USB,1個(gè)CSI/O,1個(gè)MicroSD,1個(gè)10/100baseT | 1個(gè)CS I/O | 1個(gè)USB,1個(gè)CSI/O,1個(gè)MicroSD,1個(gè)10/100baseT | 1個(gè)CS I/O |
輸入電壓范圍 | 0≤V＜2.5Vdc | -0.1 to +2.5 Vdc | ±5Vdc | ±5Vdc | ±5Vdc | ±5Vdc | ±5Vdc （CR9050或CR9051E） |
模擬電壓精度 | ±（0.25%讀數(shù)+1.2mV偏移量），-40℃～﹢50℃ | ±（0. 04%讀數(shù)+偏移量），0℃～﹢40℃ | ±（0. 06%讀數(shù)+1.2mV偏移量），0℃～﹢40℃ | ±（0.04% 測(cè)量值+偏移值） | ±（0. 04%讀數(shù)+偏移量），0℃～﹢40℃ | ±（0. 04%讀數(shù)+偏移量），0℃～﹢40℃ | ±（0. 07%讀數(shù)+4位A/D計(jì)數(shù)），-25℃～﹢50℃ |
模擬分辨率 | *小0.6mV | *小0.23μV | *小0.33μV | *小0.02μV | *小0.33μV | *小0.05μV | *小1.6μV |
模擬/數(shù)字 | 12 | 24 | 13 | 24 | 16 | 24 | 16 |
標(biāo)準(zhǔn)工作溫度 | -40~50℃ | -40~70℃ | -25~50℃ | -40~70℃ | -25~50℃ | -40~70℃ | -25~50℃ |
擴(kuò)展工作溫度 | N/A | / | -55~85℃（CR800） | -55~85℃ | -40~85℃ | -55~85℃ | -40~70℃ |
內(nèi)存（字節(jié)） | 106K （操作系統(tǒng)） | 10M數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，2M（操作系統(tǒng)） | 128MB閃存和4MB帶內(nèi)置供電的靜態(tài)存儲(chǔ)器 | 2M（操作系統(tǒng)） | 2M（操作系統(tǒng)） | 6M（操作系統(tǒng)） |
128K （程序） |
供電(Vdc) | 7~16 | 9.6~16 | 9.6~16 | 9.6~16 | 10~16 | 9.6~16 | 9.6~16 |
電流消耗（mA） | ~0.2(睡眠模式，無(wú)電臺(tái)) | 1.5(睡眠模式) | ~0.6(睡眠模式) | <1 (睡眠模式) 48（以太網(wǎng)） | 2 (睡眠模式) | ~0.8 (睡眠模式) | 750~1000（處理) |
尺寸（厘米） | 13.2×17.6×4.8 | 5.5×3.0×2.0 | 24.1×10.4×5.1 | 23.8×10.1×6.2 | 24.1×17.8×9.7 | 8×4×2.4 | 40.0×24.8×20.3（實(shí)驗(yàn)室版機(jī)箱） |
重 量 | 227g（CR200X、CR295X） | 242g（CR300）；288g（CR310） | 660g | 860g | 1.6Kg（無(wú)電池） | 0.42 Kg（無(wú)電池） | ~13.6 Kg (實(shí)驗(yàn)室版) |
SDI-12 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
PakBus支持 | 支持（僅葉節(jié)點(diǎn)） | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
Modbus 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
DNP3支持 | 否 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法 | 表格 | 表格 | 表格 | 表格 | 表格 | 表格 | 表格 |
編程語(yǔ)言 | CRBasic | CRBasic | CRBasic | CRBasic | CRBasic | CRBasic | CRBasic |
CE認(rèn)證 | CR200X、CR206X、 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 | 有 |
質(zhì) 保 | 3年 | 3年 | 3年 | 3年 | 3年 | 3年 | 3年 |
軟件支持 | |||||||
Short Cut | 支持 | 3.2或更高 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
PC200W | 支持 | 4.4或更高 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 否 |
PC400 | 1.0或更高 | 4.4或更高 | 1.4或更高 | 1.2或更高 | 1.3或更高 | 4.3或更高 | 1.0或更高 |
LoggerNet | 2.1或更高 | 4.4或更高 | 3.3或更高 | 3.0或更高 | 3.2或更高 | 4.3或更高 | 2.0或更高 |
RTDAQ | 否 | 否 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 |
PConnect | 3.0或更高 | 4.4或更高 | 3.3或更高 | 3.1或更高 | 3.2或更高 | 4.3或更高 | 否 |
PConnect CE | 2.0或更高 | 4.4或更高 | 2.2或更高 | 2.0或更高 | 3.2或更高 | 4.3或更高 | 否 |
FC4風(fēng)吹雪通量傳感器
技術(shù)性能參數(shù)：
- 風(fēng)速通量比例:0-70m/s
- 分辨率：10mv/0.28m/s
- 粒子通量比例:0-250g/㎡/s
- 分辨率：10mv/0.28m/s
- 供電:6-30v（9.6-16v的供電,可以輸出sdi-12的協(xié)議）
- 電流：1ma@測(cè)量，20ma@處理(3秒一個(gè)采樣)，平均>5ma，使用未調(diào)節(jié)電源增加3 ma
- 電纜：傳感器和接口之間電纜長(zhǎng)度15米，sdi長(zhǎng)度為60米，rs232為30米。
- 工作溫度：-40～+80℃（可選配-50～+100℃）
- 工作濕度：0-99% rh
- 尺寸：40x18x13cm (lxwxh)，含連接器
- 重量：3kg.
參考文獻(xiàn)
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- 鐵路風(fēng)屏障的氣動(dòng)繞流及風(fēng)吹雪特性研究 - 李永樂(lè) 趙彤 劉多特 廖海黎 - 《 鐵道學(xué)報(bào) 》 - 2015, (6)
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- 冰雪升華測(cè)算結(jié)果及影響因素研究進(jìn)展 - 郭淑海 陳仁升 韓春壇 劉國(guó)華 宋耀選 陽(yáng)勇 劉章文 劉俊峰 - 《 地球科學(xué)進(jìn)展 》 - 2017, 32(11)
- 錫林浩特草原小葉錦雞兒灌叢的阻雪能力及其對(duì)積雪形態(tài)的影響 - 閆敏 左合君 董智 劉寶河 王嫣嬌 魏翔鴻 李鋼鐵 - 《 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào) 》 - 2018, 29(2)
- 建筑屋蓋表面及其周?chē)e雪分布研究 - 徐楓 周高照 肖儀清 歐進(jìn)萍 - 《 振動(dòng)與沖擊 》 - 2018, 37(13)
- 土壤起塵懸浮顆粒物中鉛賦存特性模擬 - 王巖 代群威 黃雪菊 黃云碧 閔世杰 - 《 環(huán)境科學(xué)研究 》 - 2018, 31(1)
- 荷載標(biāo)準(zhǔn)值與分項(xiàng)系數(shù)的分析 - 邸小壇 紀(jì)鵬遠(yuǎn) 曾兵 - 《 四川建筑科學(xué)研究 》 - 2017, 43(1)
- 基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的公路風(fēng)吹雪危險(xiǎn)度評(píng)價(jià) - 吳鵬 陳發(fā)明 劉健 馬磊 劉蘭 胡智軒 - 《 安全與環(huán)境學(xué)報(bào) 》 - 2017, 17(6)
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