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 透明 ----- G CSAT3 供电 红 ----- 12V 黑 ----- G 透明 ----- G LI7500 CO2/H2O 分析仪： 灰 ----- SDM-C1 蓝 ----- SDM-C2 棕 ----- SDM-C3 黑 ----- G 白 ----- G LI7500 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 1．EC_csat3.CR5 CR5000、CSAT3 2．OPEC_default.CR5 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“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 / {m s^2}]u_star 摩擦风速 [m / s]Fc_irga 未经过WPL修正的二氧化碳通量 [mg / {m^2 s}]LE_irga 未经过WPL修正的潜热通量 [W / m^2]co2_wpl_LE 二氧化碳通量WPL变换的潜热修正项 [mg / {m^2 s}]co2_wpl_H 二氧化碳通量WPL变换的显热修正项 [mg / {m^2 s}]h2o_wpl_LE 潜热通量WPL变换的潜热修正项 [W / m^2]h2o_wpl_H 潜热通量WPL变换的显热修正项 [W / m^2]cov_Uz_Uz(1) 垂直风速的方差 [(m / s)^2]cov_Uz_Ux(1) 垂直风速和水平风速Ux的协方差 [(m / s)^2]cov_Uz_Uy(1) 垂直风速和水平风速Uy的协方差 [(m / s)^2]cov_Uz_co2(1) 垂直风速和二氧化碳密度的协方差 [mg / {m^2 s}]cov_Uz_h2o(1) 垂直风速和水蒸气密度的协方差 [g / {m^2 s}]cov_Uz_Ts(1) 垂直风速和超声虚温的协方差 [m C / s]cov_Ux_Ux(1) 水平风速Ux的方差 [(m / s)^2]cov_Ux_Uy(1) 水平风速Ux和Uy的协方差 [(m / s)^2]cov_Ux_co2(1) 水平风速Ux和二氧化碳密度的协方差 [mg / {m^2 s}]cov_Ux_h2o(1) 水平风速Ux和水蒸气密度的协方差 [g / {m^2 s}]cov_Ux_Ts(1) 水平风速Ux和超声虚温的协方差 [m C / s]cov_Uy_Uy(1) 水平风速Uy的方差 [(m / s)^2]cov_Uy_co2(1) 水平风速Uy和二氧化碳密度的协方差 [mg / {m^2 s}]cov_Uy_h2o(1) 水平风速Uy和水蒸气密度的协方差 [g / {m^2 s}]cov_Uy_Ts(1) 水平风速Uy和超声温度的协方差 [m C / s]cov_co2_co2(1) 二氧化碳密度的方差 [(mg / m^3)^2]cov_h2o_h2o(1) 水蒸气密度的方差 [(g / m^3)^2]cov_Ts_Ts(1) 超声虚温的方差 [C^2]Ux_Avg(1) 水平风速Ux均值 [m / s]Uy_Avg(1) 水平风速Uy均值 [m / s]Uz_Avg(1) 垂直风速均值 [m / s]co2_ Avg(1) 二氧化碳密度均值 [mg / m^3]h2o_ Avg(1) 水蒸汽密度均值 [g / m^3]Ts_ Avg(1) 超声虚温均值 [C]press_Avg(1) 大气压均值 [kPa]rho_a_Avg(1) 空气密度均值 [kg / m^3]h2o_hmp_Avg(1)由HMP45C得到的水蒸气密度均值[g / m^3]t_hmp_Avg(1) 由HMP45C得到的空气温度均值[C]rh_hmp_Avg(1) 由HMP45C得到的空气相对湿度均值[fraction]e_hmp_Avg(1) 由HMP45C得到的水蒸气分压均值[kPa]wnd_dir_compass(1)罗盘坐标系下的风向方位角 [degrees]wnd_dir_csat3(1) CSAT3坐标系下的风向角度 [degrees]wnd_spd(1) 平均水平风速 [m / s]rslt_wnd_spd(1) 矢量合成水平风速 [m / s]std_wnd_dir(1) 合成风向的标准偏差 [degrees]n_Tot(1) 参与统计的样本总数（通量，协方差，均值等）[samples]csat_warning_Tot(1)CSAT3警告的总次数 [samples]irga_warning_Tot(1)LI-7500警告的总次数 [samples]del_T_f_Tot(1) CSAT3虚温温度差警告总次数 [samples]track_f_Tot(1) CSAT3信号锁定警告总。