Технические характеристики приборов Wind Master и АЦАТ-ЗМ

При измерении этому компоненту нужно уделять особое внимание. Прямая калибровка любого прибора для измере­ния вертикальной составляющей скорости ветра затруднена, поскольку на­турные условия невозможно воспроизвести в калибровочных установках. Есть возможность оценить характеристики wпутем тщательного анализа данных, полученных при измерении этого компонента.

Таблица 2.2

Обобщенные данные коэффициентов а_, b и r

 

x	У	А	b	R	rЦ
		1,068	0,005	0,984	0,95
		0,948	0,034	0,973
		1,309	-0,022	0,956	0,89
		1,011	0,048	0,949
		1,235	-0,025	0,976	—
		0,991	0,031	0,961

Однако невозмож­но заменить прямые сравнения с разными приборами, измеряющими тот же параметр. Особенно важна идентификация приборов в натурных услови­ях в случае, когда речь идет об измерении профилей характеристик турбу­лентности в приземном и пограничном слоях атмосферы.

Интересно сопоставить полученные нами результаты сравнений прибо­ров с аналогичными результатами, полученными в международной экспе­диции МЭСП-81 в г. Цимлянск. Соответствующие данные о коэффициен­тах корреляции Гц взяты из работы и приведены в последнем столбце табл. 2.2, кроме данных о корреляции напряжения трения м., которые в отсутствуют.

В билогарифмическом масштабе приведены типичные приме­ры спектральных плотностей fS_v(f) и fS_w(f) в зависимости от частоты, полученных по измерениям горизонтальных и вертикальных составляю­щих вектора ветра приборами Wind Master и АЦАТ-ЗМ № 4. Как видно, спектры близки между собой во всем диапазоне измеряемых частот от 4,8 • 10⁴ до 0,46 Гц. Начиная с частоты 0,04—0,05 Гц, в спектрах гори­зонтальных скоростей хорошо просматривается область инерционного ин­тервала с зависимостью от частоты в степени -2/3. В спектрах вертикаль­ных скоростей, измеренных обоими приборами, инерционный интервал едва заметен вследствие недостаточной частоты квантования (период квантования 1 с): он начинается где-то с частоты 0,2 Гц вблизи максимума спектра. Отметим, что в спектрах fS_v(f) максимум имеет место на часто­те ~ 0,03 Гц, он почти на порядок сдвинут в область низких частот по сравнению с частотой максимума спектра компонента w.

Когерентность coh1,₄(f) между приборами 1 и 4 была получена с помо­щью выражения

 

(2.8)

 

где — коспектр, — квадратурный спектр, и S₄(f) — соответственно спектральные оценки для частоты f. Так как когерентность определяет степень связи между двумя временными рядами на определенной частоте независимо от сдвига фаз, графики на этом рисунке указывают, как согласованно оба прибора реаги­руют на определенные колебания (пульсации) скорости. Влияние расстоя­ния между приборами несущественно в этом случае, так как оно значи­тельно меньше по величине, чем самый меньший размер вихря (3,5 м в диа­метре при скорости ветра 2 м/с). Это подтверждается тем, что график coh_1,4 между двумя акустическими анемометрами лучше, чем 0,8, в полосе частот до 0,15—0,20 Гц.

Рис 2.8 Примеры спектров горизонтальных, вертикальных компонентов, а также график когерентности.

Интересно, что спектральные кривые на рисунке 2.8 по­казывают хорошую согласованность даже на высокочастотном конце, где когерентность резко уменьшается, начиная с частоты 0,2 Гц. Аналогич­ное поведение спектров и coh_1,4 показано и в работе.

Таким образом, по ограниченным данным натурных испытаний, описан­ным в данной работе, согласие между разными акустическими анемомет­рами Wind Master и АЦАТ-ЗМ является убедительным. Близкое совпадение между двумя акустическими анемометрами создает дальнейшую уверен­ность в использовании этого метода. Представляет интерес исследование спектров на более высоких частотах с квантованием сигналов At = 0,1 с. В связи с этим планируются дальнейшие сравнительные эксперименты для получения более точных данных. Таким образом, оба прибора АЦАТ-ЗМ дают хорошее согласие результатов сверки с Wind Master и могут быть ис­пользованы для исследования атмосферной турбулентности и решения других задач прикладного характера.

Перечисленные ниже качества при­бора АЦАТ-ЗМ подтверждают это утверждение:

1. измеряет три компонента вектора ветра, температуру воздуха и дав­ление в одной точке; интерфейс прибора позволяет подключать другие до­полнительные датчики;

2. линейность характеристики, практически безынерционен, низкая по­роговая чувствительность, возможность расчетной калибровки (без образ­цовых приборов);

3. высокое пространственное разрешение, хорошие аэродинамические качества (нет искажений потока);

4. нет подвижных частей, прочен и надежен, имеет обогрев, может ра­ботать в условиях образования гололеда

Поиск по сайту: