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系统方案
致力于生态气象、地基遥感、水环境、新能源多个领域的系统监测方案
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IRGASON开路涡度相关系统

开路涡度相关系统是一个研究近地层通量观测的研究级系统。它运用涡度协方差技术,来研究大气与下垫面之间的物质交换和能量交换,可以测量显热通量、潜热通量、动量通量、摩擦风速以及CO2/H2 O通量。
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1
系统描述
参数
技术参数

开路涡度相关系统是一个研究近地层通量观测的研究级系统。它运用涡度协方差技术,来研究大气与下垫面之间的物质交换和能量交换,可以测量显热通量、潜热通量、动量通量、摩擦风速以及CO2/H2O 通量。

 

近地层是指0至100m以下气层(包括粘性次层),这一层大气受下垫面不均匀影响,有明显的湍流特征。近地层通量主要观测水汽和碳通量,并同时进行近地层大气温度、风、湿度、辐射、气压、降水量、蒸发量、土壤温度、土壤湿度、土壤热通量、地下水位,通过计算可得到显热和潜热热量、动量通量及物质通量等要素观测,以获取不同代表性下垫面区域近地层动力、热力结构及其各类能量收支、物质交换等多圈层相互作用过程综合信息。近地层通量观测核心是了解水循环和碳循环过程机理、变化趋势以及调控管理的综合研究。

 

开路涡度相关法是一种研究应用微气象法进行生态系统对地-气间显热、潜热、动量通量和CO2通量影响的长期观测的技术和方法。通过获取典型生态系统地-气间显热、潜热、动量通量和CO2通量的长期观测数据,为气象部门开展气候系统模式的研究提供基础数据;为全面系统地开展典型生态系统中生态过程与小气候、地-气相互作用及水热平衡特征、大气-生态-小气候-水文-土壤相互作用及影响机制的研究提供基础数据;为短期气候趋势预测、气候变化影响评估等工作提供基础性资料。

 


特点

  • SDM同步测量技术:对于通量观测而言,各变量的同步是首要基础,若不同步,会导致计算得到的通量结果严重低估;EC3000采用了CSI公司的SDM同步测量技术,在测量阶段就已保证了各变量的同步性。
  • 完美设计:符合空气动力学设计,最大程度减小了仪器自身对风的影响。
  • 温度补偿:无需加热装置实现温度补偿。
  • 一体化设计:保证分析仪与超声风速仪测量的是同一界面,减少系统误差。
  • 低功耗:完全适合于太阳能板供电。
  • 最大输出频率50HZ(在25HZ带宽时)。
  • 倾斜窗口设计:不易积水、堆积扎瓦,降低了窗口污染对测量的影响。
  • 出厂标定:各种浓度的CO2和水汽环境下、各种温度和压力环境下进行出厂标定。
  • 数据诊断:各种诊断参数来确定数据可靠性。

 


 

系统主要组成

 

型号

描述和名称

数量

备注

CR6

数据采集器

1

测量、采集、数据运算及存贮(新型数采)。

IRGASON

一体式涡度

相关测量仪

CO2/CO2开路分析仪:

含三维超声风速仪和气压计;一体化设计。

1

测量空气的三维风速及超声虚温,同时测量空气中的CO2/CO2气体含量,这些数据构成了涡动协方差系统的原始数据,经过数据采集器在线计算或研究者离线处理,可得到CO2通量、潜热通量、显热通量、空气动量通量、磨擦风速等。

HMP155

空气温湿度传感器

1

测量空气温湿度

能量平衡观测传感器(可选)

CNR4

四分量净辐射仪

1

测量上下两个方位的短波和长波,并得到净辐射Rn

PQS1

光合有效辐射

1

测量光合有效辐射

SI-111SS

红外地表温度探头

1

测量地表面温度,采用非接触式的红外原理

HFP01

非自标定土壤热通量板

2-4

测量约5cm处土壤热通量,分为带自标定和不带自标定两种版本 

HFP01SC

自标定土壤热通量板(可选)

2-4

CS616

土壤水分传感器

3-5

测量土壤水分值 

109

土壤温度传感器

3-5

测量土壤温度值 

TCAV

土壤温度热电偶探头

1

测量土壤温度,研究土壤储热 

关键词:
OPEC开路涡度相关系统
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型号及名称

性能参数

CR6数据采集器

处理器:32位硬件浮点运算单元,运算速度100MHZ

存储: 4M系统内存,72M数据,1M程序闪存

存储卡:最大16G,Micro SD;

时钟精度:±3分钟/年

USB接口:直连PC,2.0全速,12Mbps

CS I/O口:连接外接设备或显示器

CPI接口:支持CSI的高速传感器和分布式模块(CDM)

网络接口:支持10/100M网络通讯

充电接口:接入16-32V DC电源/12或24V太阳能板

12V: 一个12v用于给设备供电

IRGASON一体式涡度相关测量仪

 

CO2:0-1830 mg/m3(0-1000 ppm)

H2O:0-42g/m3(0 -72 mmol/mol)

测量速率:100HZ

工作环境温度:-30-50℃;功耗:5W

输出参数:Ux,Uy,Uz,声速温度,CO2浓度 (mg/m3),H2O浓度(g/m3),环境温度(°C),气压(kPa),补偿温度(°C),仪器温度 (°C),红外光源发射时长 (小时)

CO2参数

  • 零点温度漂移(最大):±0.55mg/m3/°C(±0.3μmol/mol/°C)

  • 增益温度漂移(最大):读数的±0.1%/°C

  • 噪音RMS精度(C):0.2mg/m3(±0.15μmol/mol)

  • 相对H2O灵敏度(最大):±1.1×10-4molCO2/molH2O

H2O参数

  • 零点温度漂移(最大):±0.037g/m3/°C(±0.05mmol/mol/°C)

  • 增益漂移(最大):读数的±0.3%/°C

  • 噪音RMS(C):0.004 g/m3(0.006 mmol/mol)

  • 相对CO2灵敏度(最大): ±0.1molH2O/molCO2

三维超声风速仪参数:

  • 测量速率:1-60Hz 可编程;

  • 瞬时测量分辨率:UZ,UY 是1mm/s RMS,UZ 是0.5mm/s RMS,C 是15mm/s(0.025℃)RMS  

  • 偏移误差:UX、UY<±4.0cm/s,UZ<±2.0cm/s

  • 全量程风:±65.535m/s

  • 声速:300-366m/s(-50-60℃)

HMP155空气温湿度传感器

温度传感器:

  • 传感器类型:Pt100 RTD

  • 量程:-80~60℃

  • 精度(20℃):±0.17℃(电压),0.12℃(485)

相对湿度传感器:

  • 量程:0~100% RH

  • 精度(15~25℃):±1%(0~90% RH),±1.7%(90~100%)

CR1000X数据采集器(用于能量平衡)

最大扫描频率:100Hz

模拟输入:8个差分(或16个单端);脉冲通道:2个

电压输入范围:±5V

模拟电压精度:±(0.04%读数+偏移量)

A/D位:24;模拟分辨率:0.05μV

工作温度:-40℃-70℃,-55℃-85℃(扩展)

标准内存:128M,可扩展至2G、16G

109土壤温度探头

量程:-50℃~70℃

环境温度:-50~100℃(热敏电阻);

最大线缆长度:304.8m(1000ft)

可互换性误差:<±0.2℃(0~70℃),±0.5℃(-50℃)

线性误差:小于0.03 ℃(-50℃时)

CS616土壤水分探头

精度:±2.5% VWC;分辨率:0.1% VWC

输出:±0.7V方波(频率大小取决于含水量)

供电:5~18VDC

激发电压:最小4VDC,最大18VDC

最大电缆长度:305m

TCAV土壤平均热电偶探头

可测得小面积土壤的垂直、水平两个方向的平均温度

2x2 热电偶配置(共4个接点)

HFP01土壤热通量板

量程:-2000~2000W/m2

灵敏度:50μV/W/m2

传感器内阻:<0.00625km2/W

精度:-15%~+5%(土壤内)

CNR4四分量净辐射仪

 

光谱波长:短波305~2800nm,长波1500~42000nm

灵敏度:5~20μV/W/m2

非线性误差:<1%

视角:短波180°,长波150°

方向误差(短波):向上<10W/m2,向下<25W/m2

通风罩功耗:3W(CNF4通风罩)

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