eng
Web-семинары Сенс-Оптик
Продукция : Метеооборудование : Акустический локатор (содар) VT-1

« Вернуться к списку продукции

Технические характеристики
Максимальная высота
300 м
Минимальная высота 15 м
Разрешение по высоте от 20 м
Частота сигнала 4504 Гц
Период сигнала 10 – 200 мс (регулируемый)
Интервал усреднения 2 – 60 мин (регулируемый)
Диапазон измерения скорости ветра 0 – 25 м/с
Погрешность измерения скорости ветра ±0,25 м/с
Погрешность измерения направления ветра ± 2°
Питание
220 В (через адаптер)
12 В (от батарей)
Потребляемая мощность
40 Вт (без нагревателя)
Условия эксплуатации
Температура
Отн. влажность

- 30…+40 °С
10…100 %


- Картина профилей ветра в зависимости от высоты в диапазоне 15 – 300 м;
- Высокочастотная антенна низкого звукового давления
- Минимальные требования к месту установки
- Питание от батарей, возможность автономной работы
- Компактная автономная система
- Прочный легко монтируемый корпус
- Управление системой с помощью переносного компьютера
- Уникальное программное обеспечение

   
Содар модели VT-1 – моностатическая система акустического детектирования. Он обеспечивает виртуальную поддержку для дистанционных наблюдений профиля скорости ветра в зависимости от высоты, которая может составлять величину до 300 м. Система состоит из 48-элементной акустической антенны, электронного модуля и переносного компьютера с программным обеспечением.
Модель VT-1 – это полностью автономная система, размещенная в компактной оболочке, питающаяся от 220 В (через адаптер) и от напряжения 12 В, что делает возможным ее применение в удаленных местах дислокации. Элементы корпуса изготовлены из прочного пластика или из нержавеющей стали, что повышает надежность системы. Благодаря модульному принципу построения система может быть развернута без использования дополнительных инструментов в течение нескольких минут.
Система может быть использована для определения высоты слоя и условий перемешивания в атмосфере, определения инверсий и их характеристик, а также для определения трех компонент ветра.

Содар модели VT-1 состоит из антенного блока и электронного модуля (см. рисунок ниже).

Состав антенного блока

Состав электронного модуля

- Базовая конструкция (трубки из нержавеющей стали).
- Плата рефлектора с шарнирной опорой, выполненная из ПВХ-панелей и трубок из нержавеющей стали.
- Оболочка из ПВХ панелей и поглощающей звук пенорезины
- Аккумуляторный отсек под платой рефлектора

- Нижняя секция с фазированной антенной решеткой (состоит из 48 пъезоэлектрических передатчиков), усилителем, электронным узлом антенны. Электронный узел состоит из пяти печатных плат (две – платы дистрибутива, плата передачи сигнала, плата приема сигнала, плата интерфейса).
- Верхний отдел с переносным компьютером и аксессуарами
- Соединительные кабели.

 

 

Антенна с фазированной решеткой отклонена на 20 ° от вертикали, плата рефлектора установлена под углом 35° по горизонтали. Основание системы имеет площадь примерно 1,2 на 1,2 м. Из-за наклона граней корпуса содар занимает площадь примерно 1,5 на 1,8 м. Максимальная высота – примерно 1,5 м.
Корпус антенны, облицованный пенорезиной, уменьшает боковую интерференцию и защищает антенную решетку от постороннего шума и шума ветра. Плата рефлектора позволяет смонтировать антенную решетку под углом к горизонтали, что защищает от скопления воды и грязи, и позволяет системе работать эффективнее при неблагоприятных погодных условиях. Плата рефлектора направляет один пучок звуковых волн вертикально и два пучка в ортогональных горизонтальных направлениях. Антенная решетка и корпус могут регулироваться по высоте с помощью четырех регуляторов в основании корпуса.
В условиях холодного климата дополнительная система подогрева платы рефлектора позволяет расплавлять снег и лед. Она включает в себя сенсор снегопада, что минимизирует расход энергии, поскольку подогрев включается только при наличии снега.
В батарейном отсеке находятся батареи, заряда которых достаточно для бесперебойной работы системы в течение 5 дней. Для обеспечения непрерывной работы системы можно использовать зарядное устройство, адаптер 220 В или солнечные батареи.
Содар VT-1 генерирует три пучка звуковых волн. Пульсации звуковой волны с частотой передачи порядка 4500 Гц генерируются с использованием цифровой техники и настольного компьютера. Несмотря на то, что длительность пульсаций регулируется, их нормальная продолжительность – 100 мс (это установка по умолчанию), что соответствует фактической длине пучка примерно в 34 м. Поскольку рассеянные сигналы накладываются друг на друга, эффективная длина пульсаций рассеянного сигнала составляет половину фактической длины (17 м в случае с пульсацией в 100 мс). Полуширина пучка составляет примерно 5°.
Один пучок волн направлен вертикально, в то время как два других пучка направлены перпендикулярно под углом в 18° по отношению к вертикали, Пульсации следуют последовательно вдоль каждой из трех осей пучка. Рисунок выше – вид сверху содара VT-1, иллюстрирующий геометрию пульсаций. Последовательность пульсаций W, V и затем U. W – это вертикально направленные пульсации. V - наклонный пучок, передающийся по горизонтальной составляющей параллельно панели А корпуса содара. U - ‘это также наклонный пучок, передающийся ортогонально пучку V в горизонтальной плоскости перпендикулярно панели А.
Звуковой сигнал распространяется в атмосфере со скоростью звука (примерно 340 м/с). В зависимости от выбранной высоты оптимально подобранные паузы между пакетами пульсаций позволят получить необходимый эхо-сигнал. Данные могут быть обработаны содаром по различным высотам для каждой переданной пульсации, вплоть до максимального уровня. При установке в 300 м расстояние, которое проходит звук, составляет 600 м, а время задержки между пульсациями выбирается примерно 2 секунды. Благодаря трем последовательностям пульсаций (W, V и U), период каждой серии – около 6 секунд при установленной высоте в 300 м. Следовательно, примерно 150 циклов измерений будет осуществлено за интервал усреднения в 15 минут (900 сек). Реальное количество измерений несколько ниже из-за потери времени, затраченного на обработку наложенного сигнала; оно также зависит от скорости работы процессора компьютера. При установке в 150 м, время задержки между пульсациями составит половину указанного значения, и примерно удвоенное количество пакетов пульсаций будет передано с каждым пучком за тот же период усреднения.
Каждый переданный пакет пульсаций ориентируется по направлению к плате рефлектора с помощью антенны с фазированной решеткой. Это осуществляется посредством двух управления со стороны усилителя силы звука (по синусу и косинусу угла). Эти воздействия прилагаются к опто-изолированному переключателю электронной платы, находящейся в нижней секции электронного модуля. Три осевых логических сигнала используются для его переключения, соответствующего необходимому углу для каждой группы датчиков. Имеется восемь групп датчиков с шестью датчиками в каждой группе. Все 48 датчиков фазированной решетки используются для передачи пульсаций в каждом из трех пучков.
Каждая пульсация направлена на плату рефлектора под таким углом, чтобы сигнал был отражен в нужном направлении. Плата рефлектора установлена под углом в 35 ° по горизонтали, а плоскость решетки установлена под углом в 70 ° по горизонтали (20 ° по вертикали). Угол отражения соответствует углу распространения волны. Поэтому пульсация вертикального пучка, который испускается перпендикулярно плоскости решетки, направлена на плату рефлектора под углом в 55°. Так происходит со всеми датчиками, работающими в одной фазе колебаний. Пульсации для двух пучков, которые наклонены под углом 18° по отношению к вертикали, направлены на плату рефлектора под необходимым углом падения, регулируемым датчиками сдвига фазы под углом в 90 ° в обеих осях решетки.
После передачи пульсаций антенна переходит в режим приема. Обратный (отраженный) сигнал образуется при взаимодействии звуковой волны с очагами турбулентности в атмосфере, что приводит к отражению части энергии. Эта отраженная энергия принимается антенной с фазированной решеткой через антенный отражатель (рефлектор) и обрабатывается с помощью электронного узла. В режиме приема все сигналы от разных датчиков каждой из восьми групп суммируются со сдвигом фазы с использованием простой схемы интегратора. Результат определяет дифференциал входного усилителя для каждой оси пучка. Все три полученных сигнала, соответствующие обратным сигналам W, V, и U, генерируются непрерывно в течение всей последовательности пульсаций, но только один соответствующий сигнал передается на компьютер через три установленных релейных переключателя.
После обработки полученного сигнала электроникой и его передачи на компьютер, энергия и частота анализируются с использованием FFT-методики (Fast Fourier Transform –быстрое преобразование Фурье). Энергия сигнала соотносится с силой атмосферных возмущений, с которыми столкнулась звуковая волна. Сдвиг в частоте полученного сигнала по отношению к частоте передатчика прямо пропорционален радиальным перемещениям в атмосфере (в том числе ветру) по отношению к антенне. После определения скорости радиальных составляющих ветра вдоль каждого из трех пучков звуковых волн, используются геометрические связи для определения горизонтальных компонент ветра и направления результирующего вектора ветра на различных уровнях высоты для выбранного времени усреднения. Итоговые данные, так же как данные определенных последовательностей пульсаций, могут быть выведены на экран компьютера.
Коррекция может быть сделана с учетом влияния вертикальной скорости ветра на радиальные составляющие, измеренные с помощью наклонных пучков. Также вычисляется стандартное отклонение скорости ветра для каждого компонента. Данные, полученные для определенных значений высоты, соотносят с эффективной продолжительностью циклов измерений. Так как эффективная продолжительность определяется количеством точек в цикле измерений (размер FFT), скорость измерения (количество измерений в секунду) и длина пульсаций зависят от конфигурации системы.
Для каждого интервала выхода, значение надежности оценивается на каждом уровне высоты. Изначально идут данные с критерием, равным 9, что означает, что данные соответствуют всем выбранным пользователем критериям, затем следуют данные с числом 0, что свидетельствует о том, что данные полностью не соответствуют критериям (средние значения оцениваются позднее в процессе обработки данных и оценки их достоверности).
 

Спектр сигналов PC содара.
Эксплуатация содара модели VT-1 максимально упрощено благодаря использованию специального программного обеспечения, позволяющего посредством обычного графического интерфейса Windows осуществлять управление и переконфигурирование.
Имеется несколько режимов для вывода параметров ветра, включая таблицы и диаграммы профилей для каждого из трех компонентов ветра, вектора направления и скорости ветра.


Экран диаграммы данных.


Экран входного сигнала содара.
 
Имеется доступ к другим экранам спектров данных, графических представлений входных и выходных сигналов.
   



Экран розы ветров в программе управления данными.

Опции программного обеспечения.
- Управление данными:
Менеджер данных обеспечивает удобный способ управления большим количеством данных, генерируемых соларом.
Такое применение требует составления ежедневных отчетов о состоянии ветра, которые сохраняются в базе данных и предоставляют набор различных инструментов для просмотра, составления диаграмм, редактирования, комбинирования, оценки, экспорта и архивирования.
- Калибровка системы: набор инструментов для калибровки (CalSys) включает три модуля:
PulseCheck частоту пульсаций сигнала содара.
MakeTone генерирует стандартные тоны ля проверки частоной характеристики системы
Transpond оценивает точность содара и процесс обработки сигналов с помощью тест-сигналов, воспроизводящих специфические условия ветра
Программы управления данными и калибровки работают в системах
Microsoft® Windows® 98SE, 2000, XP

Фото с мест установки содаров.


Нью-Мексико

М.Л. Том, Массачусетс


Северная Калифорния


Выставка в Чикаго

Мадисон Каунти, Нью-Йорк

Университет Массачусетса

-

 


Rambler's Top100
199178, Санкт-Петербург, Малый пр. В.О., д. 58, литер А
Тел./факс: (812) 329 26 88
E-mail: ecm-optec@peterlink.ru
Skype:  leonid.isaev