渦動(dòng)相關(guān)設備

1.概述：

渦動(dòng)觀(guān)測系統，采用渦動(dòng)協(xié)方差原理，是一種微氣象學(xué)的測量方法，利用快速響應的傳感器來(lái)測量大氣—下墊面間的物質(zhì)交換和能量交換。是一種直接測算通量的標準方法,是測定生態(tài)系統物質(zhì)、能量交換通量的關(guān)鍵技術(shù)。由于測量方式和原理不同，渦動(dòng)觀(guān)測系統分為開(kāi)路渦動(dòng)觀(guān)測系統和閉路渦動(dòng)觀(guān)測系統。

渦動(dòng)觀(guān)測系統可以測量能量通量（顯熱通量、潛熱通量、動(dòng)量通量）和物質(zhì)通量（CO2 / H2O / CH4 / N2O）以及一些空氣動(dòng)力學(xué)參數等,主要應用于邊界層理論研究、大氣擴散、能量收支研究、水分等物質(zhì)收支等眾多領(lǐng)域。

通量觀(guān)測適用于森林、草地、農田、沙漠、城市、水域等各種下墊面環(huán)境，被廣泛應用于中科院、林科院、、及各科研領(lǐng)域對區域碳、水循環(huán)過(guò)程的研究；做為測算生態(tài)系統與大氣間物質(zhì)和能量交換信息的有效手段，為分析地圈-生物圈-大氣圈的相互作用提供重要的數據基礎，為大尺度、長(cháng)期和連續的科學(xué)研究提供支撐。

2.測量原理：

渦動(dòng)通量觀(guān)測系統主要有三維風(fēng)速及氣體密度高頻測定單元、供電單元、數據采集單元組成。三維風(fēng)速及氣體密度高頻測定單元用來(lái)測量三維風(fēng)速（Ux、Uy、Uz）、虛溫（Ts）、氣體密度（CO2和H2O）。數據采集、存儲及傳輸單元是核心采集處理單元，采集氣體分析儀輸出的濃度數據（CO2和H2O）、三維超聲風(fēng)速儀輸出的三維風(fēng)數據（Ux，Uy，Uz），超聲虛溫數據（Ts）、聲速（c）以及系統中其它輔助觀(guān)測數據，并將原始10HZ數據存儲到CF卡中；同時(shí)對原始數據做在線(xiàn)通量全修正計算，直接輸出可用于科研目的的高質(zhì)量通量數據，并將通量數據存儲到CF卡中。另外可將數據通過(guò)有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)的方式遠程發(fā)送至數據中心。

3.LI-7500DS開(kāi)路CO2/H2O氣體分析儀（渦動(dòng)相關(guān)）

LI-7500DS是新一代數字型開(kāi)路式CO2/H2O智能分析系統，是專(zhuān)為快速測量大氣環(huán)境中CO2和H2O而設計的，低至4W的功耗和近乎免維護的特點(diǎn)，使其更加適合在野外觀(guān)測臺站上進(jìn)行長(cháng)期穩定測量。

主要特點(diǎn)：

---低功耗：確保其可在野外臺站上進(jìn)行長(cháng)期定位測量

---連續測量：可對各個(gè)方向氣流采樣測量，從而可以有多種安裝選擇并能保證連續的數據測量

---記錄完整的渦度協(xié)方差數據：包括超聲風(fēng)速計采集的風(fēng)速數據和LI-COR Biomet系統采集的輔助氣象、輻射和土壤數據等

工作原理：

LI-7500DS 采用非色散紅外光譜法來(lái)測量空氣中CO2和H2O的密度。紅外線(xiàn)穿過(guò)可控溫的濾光片，然后穿過(guò)開(kāi)放的采樣空間到達紅外檢測器。特定波長(cháng)的紅外線(xiàn)被采樣空間中的CO2和H2O吸收，通過(guò)計算該波段紅外線(xiàn)衰減程度獲取CO2和H2O的氣體濃度。

儀器新特性

1.精準的光源和檢測器溫度控制，即使在較大的環(huán)境溫度波動(dòng)下也能保證測量穩定。

2.精密的光學(xué)組件使其在自然環(huán)境下對污染物（如花粉、灰塵等）的敏感度大大降低。

3.特殊光波的藍寶石防刮鏡片設計。

4.高性能可控溫無(wú)刷斬光器，確保長(cháng)期可靠地運轉。

4.WINDMASTER三維超聲風(fēng)速儀

新型的WindMaster 三維超聲風(fēng)速儀是一款精力充沛的儀器，儀器可以進(jìn)行湍流測量、表面能量平衡測量和梯度通量測量。

所有的研究都要依靠精密精準的測量，風(fēng)速和聲速溫度都是不一致的。

這些條件決定了在進(jìn)行梯度通量測量時(shí)需要使用渦動(dòng)協(xié)方差技術(shù)，Gill的三維超聲風(fēng)速風(fēng)向儀采用了*佳的外形配置和電子技術(shù)處理以*小化流動(dòng)扭曲和變送器陰影效應。Gill承諾對每個(gè)傳感器都單獨在Gill的風(fēng)洞內進(jìn)行了測試，從而保證了傳感器的*的性能。WindMaster可以提供20Hz的數據輸出頻率，而且還可以提高到32Hz。儀器由鋁和碳化纖維材料構成。通過(guò)野外試驗證明，Gill的傳感器可以測量高大45米/秒的風(fēng)速。

軟件和電子技術(shù)大大提高了改善垂直分辨率和SOS精度。新的電子設計技術(shù)使得儀器的功耗降至30mA(12VDC).

產(chǎn)品特點(diǎn)：

※ 免維護

※ 重量輕

※ U, V, W, SOS & 聲速溫度輸出

※ 20Hz 或可選擇32Hz 數據頻率

※ 可選擇模擬量輸出或數字輸出

※應用：氣象系統，安全運輸，結構安全監測，風(fēng)廓線(xiàn)，海洋研究，風(fēng)渦流測量

渦動(dòng)相關(guān)設備

WINDMASTER PRO三維超聲風(fēng)速儀

WindMaster Pro具有更加出眾的設計性能，風(fēng)速量程*大達到65m/s，支持32Hz高頻采樣測量，能夠在更大的測量范圍內為用戶(hù)提供更加精準的測量數據。同時(shí)，WindMaster Pro采用不銹鋼材料制造，能夠勝任更加惡劣測量環(huán)境的需要，并具有優(yōu)良的使用壽命。它安裝簡(jiǎn)單，維護方便。

您也可以為其選配模擬輸入/輸出功能和14bit的外接溫度測量（PRT）。其性能可滿(mǎn)足大氣湍流觀(guān)測、能量平衡等研究要求?？梢宰鳛闇u動(dòng)協(xié)方差系統中重要的風(fēng)監測單元。

5.參考文獻：

1.《沙漠地區近地層能量交換特征研究初步評述》-李振杰;何清;艾力·買(mǎi)買(mǎi)提明

2.《吉爾吉斯柯孜爾河上游河谷草場(chǎng)能量閉合分析》-王喜花; 徐俊榮

3.《塔克拉瑪干沙漠腹地地表輻射與能量平衡》-楊帆;王順勝;何清;霍文;楊興華;鄭新倩;*;蔡文軍;買(mǎi)買(mǎi)提艾力·買(mǎi)買(mǎi)提依明

4.《黃土高原半干旱草地地表能量通量及閉合率》[J]. 岳平,張強,楊金虎,李宏宇,孫旭映,楊啟國,張建忠.

5.《青藏高原地面有效輻射變化及其對表層土溫的影響》[J]. 李韌,趙林,丁永建,沈永平,季國良,劉廣岳,杜二計,肖瑤,孫琳嬋,劉楊,石偉.

6.《黃土高原半干旱區陸面溫度和能量的氣候特征分析》[J]. 孫昭萱,張強.

7.《黑河中上游不同下墊面反照率特征及其影響因子分析》[J]. 孫俊,胡澤勇,荀學(xué)義,彭雯,呂斌,徐麗嬌.

8.《沙漠腹地春夏季近地層大氣湍流特征觀(guān)測分析》[J]. 繆啟龍,溫雅婷,何清,李蘭蘭,王晶.

9.《敦煌戈壁冬夏季地表輻射與能量平衡特征對比研究》[J]. 劉宏誼,楊興國,張強,王潤元,王勝,王鶴齡

10.《玉米生育期地表能量平衡的多時(shí)間尺度特征分析及不平衡原因的探索》[J]. 郭建俠,卞林根,戴長(cháng)久