概述:
CPEC310 (Closed-Path Eddy-Covariance 310)是闭路涡度相关质能通量观测系统,适用于长期定位观测大气边界层中CO2, H2O, 热和动量交换。它是一个完整而易于操作的系统。以CR6 数据测控运储器为核心,包括EC155 (Eddy-Covariance155)闭路红外CO2/H2O分析仪和 CSAT3A 三维超声风速仪,并附有气体采样泵。为零基点和测幅的自动订正,可选配高压标准气罐气体阀门调控器。气体分析室的体积被缩小为 5.8 ml,在气体流速为7 LPM的条件下,气样在分析室内的停留时间缩短为 50 ms。测定反应频率从而改善为5.8 Hz 的半能量带宽。能耗低为 12W。。
一套完整的CPEC310闭路涡动相关通量观测系统系统由一套EC155闭路气体分析仪、CSAT3A三维超声风传感器、CR6数据采集器以及其他配件和配套操作软件组成,系统高度集成,包含了使用中所必须的各种仪器及配件,能够为用户提供“交钥匙”系统,方便了用户的使用。
EC155是专为涡动相关通量观测设计的闭路气体分析仪,可同时测量二氧化碳和水汽的绝对密度,采样气室内的温度和压力,其采用5.8ml的小采样气室设计,大大减少了采样停留时间(50ms,7LPM时)。这使系统的功耗大幅降低到12W,并拥有优异的频率响应性能(5.8Hz,半功率带宽)。结合CSAT3A三维超声风传感器即可同步测量三维风速、空气温度和超声虚温。
完整系统包括:
闭路红外CO2/H2O分析仪(EC155)
三维超声风速仪 (CSAT3A)
数据测控运储器 (CR6)
电子控制系统 (CPEC310 测控箱)
汽泵装置
安装硬件,气体传输管,连接电缆
可选附件:
高压标准气罐气体阀门调控器,为零基点和测幅的自动订正用
2G 或更大存储容量的小型闪存卡(2G 可存储每秒10次观数据至40天)
有线采集:Ethernet, RS-232, 电话 modem, 有线电话
无线采集:散谱近距(100km 以内)通讯, 经无线电话通讯,经卫星电话通讯)
灵敏的频率反应(见图CPEC310频率响应)
低能耗,12W
易于操作:
数据测控运储器的程序仅需要简单的人为操作
系统程序自动控制流量,订正零基点和测幅
在严酷天气条件下能持续运行
通过对采样管路加热,避免气样在管路壁面冷凝
容易安装
技术参数:
正常运行温度范围:-30° 到 +50°C
正常运行所需电压:10.5 到 16.0 V 直流
正常运行功率:12 W
最大 (冷启动时):35 W
涡度相关质能通量的传感器
EC155 闭路红外CO2/H2O 分析仪测定二氧化碳和水汽的摩尔浓度。CSAT3A 三维超声风速仪测定三维风速。
基本规格
工作温度:-30° 到 +50°C
工作压力:70 到 106 kPa
供电电压:10 到 16 Vdc
25°C 时功耗:5 W(上电后稳定状态)
测量速率:60 Hz
输出波宽:5, 10, 12.5, 或 20 Hz;用户可编程控制
输出选项:SDM, RS-485, USB, 模拟量(仅CO2 和 H2O)
辅助输入:空气温度和压力
EC100 气压计精度
基本型:±1.5 kPa (> 0 °C), 线性增加到±.3.7 kPa @ -30°C
增强型:±0.15 kPa (-30° 到 50°C)
线缆长度:3 m (10 ft),从EC155/CSAT3A 到EC100进样管/ 超声测量体积之间的空间分离:15.4 cm (6.1 in)
气体分析仪技术规格
样品腔室热敏电阻精度:± 0.15 °C (-30° 到 50°C)
样品腔室压力精度:± 1.5 kPa (> 0 °C ),
线性增加到±3.7 kPa @ -30 °C
CO2性能
精度:1%
精密度RMS(最大):0.15 mol mol-1
校准量程:0 到1000μmol/mol-1
依温度变化的零点漂移:±0.3μmol mol-1/°C
依温度变化的增益漂移:±0.1% 读数/°C
交叉灵敏度(最大): ±1.1 x 10-4 mol CO2 /mol H2O
H2O性能
精度:2%
精密度RMS(最大):0.006mmol mol-1
校准量程:0 到72 mmol mol-1(38°C 露点)
依温度变化的零点漂移:±0.05mmol mol-1/°C
依温度变化的增益漂移:±0.3% 读数/°C
交叉灵敏度(最大):±0.1 mol H2O /mol CO2
三维超声风速仪技术规格
测量路径:
垂直:10.0 cm (3.9 in)
水平:5.8 cm (2.3 in)
量程:
Ux:±30 m s-1
Uy:±60 m s-1
Uz:±8 m s-1
Ts:-50° 到 +60°C,风向在 ±170° 以内时
偏移误差:
Ux, Uy:<±8.0 cm s-1
Uz:<±4.0 cm s-1
风向:±0.7°,当水平风速为1 m s-1 时
增益误差:
风矢量在水平面上下±5° 以内时:<±2% 读值
风矢量在水平面上下±10° 以内时:<±3% 读值
风矢量在水平面上下±20° 以内时:<±6% 读值
测量精密度 (RMS)
Ux, Uy:1 mm s-1
Uz:0.5mm s-1
超声虚温:0.025 °C
风向:±0.6°
系统控制箱
三维:52.1 cm x 44.5 cm x 29.7 cm
重量
基本:11.6 kg
CR6:1.6 kg
CFM100/NL116:0.2 kg
气泵
电缆长:3.0 m
进气口连接:3/8 in. Swagelok®
压力传感器测量范围:15 到 115 kPa
泵速:3 到 9 LPM (自动控制,一般设定为 7 LPM)
三维:35.6 cm x 29.2 cm x 13.5 cm
重量 (不含按装配件):5.4 kg
阀门调控器
进气口
三阀调控器:零基点, CO2 测幅, H2O 测幅
六阀调控器:基点, 4 个CO2 测幅, H2O 测幅
出气口:气体分析仪和 H2O 绕路
连接:1/4 in. Swagelok®
流速:0.5 到 5 LPM (设定后自动控制)
三维:14.0 cm x 12.7 cm x 14.0 cm
重量
1.5 kg (三阀调控器)
1.9 kg (六阀调控器)
高频数据采集器CR6
使用ShortCut, Edlog,CRBasic编程工具创建和编辑数据采集器的工作程序,可以编写数据程序、发送或者接受程序,下载数据,查看实时数据和分析历史数据。满足观测数据的高精度和高稳定性要求,具备高可靠性、高准确性、易维护等特点。
最大扫描速率:100Hz
模拟输入:12个单端通道(6个差分),可扩展
工作温度: -55℃~85℃
内存: 4M内存,扩展至16G
供电电压:9~16VDC
A/D转换:24位
存储卡类型:CF,最大支持16GB
口协议支持:PakBus,Modbus,DNP3,FTP,HTTP,XML,POP3,SMTP, Telnet,NTCIP,NTP,SDI-12,SDM 无线传输:支持
可编程,通过预编译程序,可实现原始数据的在线处理,具备10Hz原始数据的在线自动处理功能,能对数据进行密度订正、超声温度的水汽修正等多种处理能力
空气温湿度传感器(型号HMP155A,含防辐射罩)
工作温度:-80~60℃
工作电压:7~28VDC
输出信号:电压(0~1V,0~5V,0~10V),RS-485,Pt100(4线连接)
外壳:聚碳酸酯
外壳防护等级:IP66
温度传感器:
传感器类型:Pt100 RTD
量程:-80~60℃
精度(采用模拟信号输出时):±(0.226-0.0028×温度)°C(-80-20°C),±(0.055+0.0057×温度)°C(20-60°C)
相对湿度传感器:
传感器类型:Vaisala HUMICAP®180R
量程:0~100% RH
精度(15~25°C):±1%(0~90% RH),±1.7%(90~100% RH)