風(fēng)蝕自動(dòng)觀測(cè)采集系統(tǒng)/沙塵暴監(jiān)測(cè)站

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隨著氣候的發(fā)展變化，沙塵暴對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響已經(jīng)嚴(yán)重危及到人類的生存環(huán)境。因此，對(duì)沙塵暴的監(jiān)測(cè)、預(yù)警在氣象觀測(cè)活動(dòng)中已經(jīng)變得非常重要。
沙塵暴監(jiān)測(cè)站主要是通過對(duì)風(fēng)、沙、溫度這幾個(gè)形成沙塵暴的主要?dú)庀笠剡M(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)沙塵暴的控制。對(duì)沙的測(cè)量主要依靠風(fēng)蝕傳感器H11B，風(fēng)蝕傳感器用來測(cè)量砂的動(dòng)量通量，兩個(gè)輸出量是動(dòng)能和撞擊的顆粒數(shù)。原理是電荷量和粒子的動(dòng)能成正比。電荷、電壓和電容的關(guān)系是 q = CV.，V=q/C 。電容器中電壓的波動(dòng)像不規(guī)則的樓梯一樣，單個(gè)粒子的動(dòng)能對(duì)每一節(jié)樓梯上的電荷會(huì)產(chǎn)生影響。當(dāng)加在電容器上的電壓超過內(nèi)部的參考電壓時(shí)，電容器就會(huì)重復(fù)這個(gè)過程。一次快速的放電脈沖會(huì)轉(zhuǎn)換成粒子的能量值顯示出來，而這個(gè)能量值是單個(gè)的粒子能量的積累值。進(jìn)行野外的標(biāo)定時(shí)，傳感器的輸出脈沖數(shù)要參考一次風(fēng)蝕時(shí)收集的被風(fēng)蝕的沙石總數(shù)。由于粒子的速度、拽力系數(shù)和質(zhì)量的不同，它的最小粒子的直徑很難確定。傳感器可以測(cè)量低速撞擊傳感器時(shí)直徑大約在50到70 微米的粒子，但不能測(cè)得10到50微米的粒子。
傳感器由兩個(gè)數(shù)據(jù)輸出量，一個(gè)是動(dòng)能，另一個(gè)是撞擊的顆粒數(shù)。動(dòng)能輸出經(jīng)常用來測(cè)量直接跳躍的粒子所帶的能量，撞擊的顆粒數(shù)輸出反應(yīng)的是個(gè)別的粒子數(shù)。在某一取樣周期內(nèi)，所需的數(shù)據(jù)都被數(shù)采完全的換算成輸出的脈沖數(shù)。通常數(shù)據(jù)的取樣間隔是15秒到1小時(shí)。
一般一個(gè)沙塵監(jiān)測(cè)站的配置可以分為兩種：簡(jiǎn)單型和研究型。
 

一、 簡(jiǎn)單配置需求
這種配置主要是用于可以經(jīng)常移動(dòng)的站點(diǎn)，也就是相當(dāng)于一種便攜式沙塵暴監(jiān)測(cè)站，同樣也可以用在沙塵暴的發(fā)源地。主要的配置情況如下：

二、研究級(jí)配置要求
研究級(jí)沙塵暴監(jiān)測(cè)站的配置可以滿足基本風(fēng)蝕監(jiān)測(cè)站的要求，這種研究最少需要三個(gè)風(fēng)速計(jì)。主要配置情況如下：
 

序號(hào)	名稱	單位	數(shù)量	制造商
1	風(fēng)蝕傳感器	個(gè)	1	Sensit
2	風(fēng)速傳感器	個(gè)	3-6	Met One
3	風(fēng)向傳感器	個(gè)	1	Met One
4	溫度傳感器	個(gè)	1	Campbell
5	集沙器	套	1	國(guó)產(chǎn)
6	數(shù)據(jù)采集器	個(gè)	1	Campbell
7	支架	套	1	國(guó)產(chǎn)

　　在研究級(jí)站的安裝中，傳感器的安裝十分關(guān)鍵。主要有以下幾個(gè)方面：
1、風(fēng)速計(jì)的高度
U*是風(fēng)的剪切應(yīng)力的術(shù)語，有時(shí)也叫摩擦速率。風(fēng)速計(jì)的高度呈對(duì)數(shù)間隔安裝是為了測(cè)得的U*在圖上表示是條斜線。這個(gè)U*在通常的情況下所表示的意思是風(fēng)的摩擦速率，它的單位是厘米/秒，取3個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)中數(shù)據(jù)最小的那個(gè)來計(jì)算。如果測(cè)量中用4個(gè)風(fēng)速計(jì)，就會(huì)有一個(gè)可能測(cè)得不準(zhǔn)或者測(cè)得的數(shù)據(jù)只是用來做個(gè)參考。計(jì)算時(shí)仍是用其他三個(gè)數(shù)據(jù)。但我們還是經(jīng)常選用4個(gè)風(fēng)速計(jì)，因?yàn)檫@樣做可以保證測(cè)的數(shù)據(jù)在發(fā)生意外時(shí)不會(huì)全部丟失。
對(duì)于一個(gè)野外風(fēng)蝕氣象站來說，風(fēng)速是一個(gè)非常重要的測(cè)量值。風(fēng)速計(jì)的安裝高度呈對(duì)數(shù)間隔。通常的高度是距離地表面2米。最底下的風(fēng)速計(jì)可以和地面盡可能的接近，但要考慮到儀器的污染問題。這個(gè)高度是考慮到空氣動(dòng)力學(xué)的因素，風(fēng)速計(jì)的較適合的高度，是在沒有植被時(shí)，距地表面2米。例如，風(fēng)速計(jì)的高度低于植被的高度或者一樣高，那么顯示的風(fēng)速可能是0。如果不受植被影響，4個(gè)風(fēng)速計(jì)的安裝高度由兩種途徑，一種是選20cm、50cm、100cm、200cm 。另外一種安裝高度是1m、2m、5m、10m到20m。這種高度的安裝。前者安裝方便，后一種可以獲得更精確的值，也可以排除地面上灌木及雜草的影響。
2、風(fēng)蝕傳感器的高度
風(fēng)蝕傳感器應(yīng)該和砂石收集器離的比較近，安裝地面的地形應(yīng)該很平坦或者植被不會(huì)引起風(fēng)蝕傳感器和砂石收集器的移動(dòng)。風(fēng)蝕傳感器盡量的和所測(cè)的環(huán)境接觸。
3、砂石收集器
把砂石收集器和風(fēng)蝕傳感器安裝在同一高度是很重要的。砂石收集器在野外也不許要做太大的標(biāo)定，但必須和風(fēng)蝕傳感器安裝在同一高度。如果用的砂石收集器較多，那他們的安裝呈對(duì)數(shù)形狀分布，但一個(gè)敞開的收集器的中心必須和風(fēng)蝕傳感器處在同一高度。
4、溫度傳感器的安裝（可選）
如果需要空氣密度進(jìn)行修正的話就會(huì)用到溫度傳感器。典型的兩個(gè)高度是10cm和200cm，他們安裝在同一條垂直直線上。
5、取樣周期
每個(gè)數(shù)采點(diǎn)的取樣周期最好是15秒或30秒。，通常取樣周期從15秒到2小時(shí)都可以，根據(jù)數(shù)采的存儲(chǔ)量來定。
顆粒精度：50微米；頻率范圍：1~2mhz；輸出：1.0 - 1.5 mV/V溫度補(bǔ)償范圍： -10 to 60 ℃溫度漂移：0.12%/ ℃• 阻抗：350hms電源：10VDC通道：4；數(shù)據(jù)儲(chǔ)存容量 :10000條