Том 34, номер 10, статья № 10

Аннотация:

Рассматривается совместное влияние на систематическую погрешность ультразвуковых измерений температуры неучтенной временной задержки прохождения сигнала между парами «излучатель–приемник звука» и температурных изменений расстояний между ними. Приводятся аналитические соотношения для оценивания рассматриваемой погрешности и результаты ее расчетов. Описывается метод градуировки подобных приборов в климатической камере с применением эталонных средств измерений, позволяющий более чем на порядок уменьшать влияние неучтенной временной задержки в диапазоне измеряемых температур от -70 до +50 °С.

Ключевые слова:

ультразвуковой анемометр-термометр, ультразвуковая метеостанция, температура воздуха, погрешность измерений

Список литературы:

1. International standard: ISO 16622:2002. Meteorology – Sonic anemometers/thermometers – Acceptance test methods for means wind measurements. URL: https://iso.org/standard/29291.html (last access: 7.06.2021).
2. Богушевич А.Я. Ультразвуковые методы оценивания метеорологических и турбулентных параметров атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 2. С. 170–175.
3 Тихомиров А.А. Ультразвуковые анемометры и термометры для измерений пульсаций скорости и температуры воздушных потоков. Обзор // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 7. С. 585–600.
4. Богушевич А.Я. Источники погрешностей при ультразвуковых измерениях метеовеличин в атмосфере, методы и алгоритмы их минимизации на основе опыта создания промышленной метеостанции АМК-03 // Ученые записки физ. ф-та Моск. ун-та. 2014. № 6. С. 14308. [Электронный ресурс]. URL: http://uzmu. phys.msu.ru/ abstract/2014/6/14308/ (дата обращения: 29.06.2021).
5. Barrett W., Suomi E. Preliminary report on temperature measurement by sonic means // J. Meteorol. 1949. V. 6, N 4. P. 273–276.
6. Фатеев Н.П. Акустический метод измерения температуры воздуха // Тр. ГГО. 1955. Вып. 52. С. 114.
7. Schotland R.M. The measurement of wind velocity by sonic means // J. Meteorol. 1955. V. 12, N 4. P. 386–390.
8. Гурвич А.С. Акустический микроанемометр для иссле­дования микроструктуры турбулентности // Акустич. журн. 1959. Т. 5, вып. 3. С. 368–369.
9. Kaimal J.C., Businger J.A. A continuous wave sonic anemometer-thermometer // J. Appl. Meteorol. 1963. V. 2, N 2. P. 156–164.
10. Kaimal J.C., Wyngaard J.C., Haugen D.W. Deriving power spectra from three-component sonic anemometer // J. Appl. Meteorol. 1968. V. 7, N 5. P. 827–837.
11. Kaimal J.C., Gaynor J.E. Another look at sonic thermometry // Bound. Lay. Meteorol. 1991. V. 56. P. 410–418.
12. Mitsuta Y. Sonic anemometer-thermometer for general use // J. Meteorol. Soc. Japan. 1966. V. 44, N 1. P. 12–23.
13. Hanafusa T., Fujitani T., Koboi Y., Mitsuta Y. A new type sonic anemometer-thermometer for field operation // Meteorol. Geophys. 1982. V. 33. P. 1–19.
14. Businger J.A., Miyake M., Dyer A.J., Bradley E.F. On the direct determination of the turbulent heat flux near the ground // J. Apll. Meteorol. 1967. V. 6, N 6. P. 1025–1032.
15. Антошкин Л.В., Емалеев О.Н., Лукин В.П., Суконкина В.М., Хацко В.В., Янков А.П. Аппаратура для метеорологических исследований в атмосфере // ПТЭ. 1986. № 3. С. 240–241.
16. Патрушев Г.Я., Ростов А.П., Иванов А.П. Автоматизированный ультразвуковой анемометр-термометр для измерений турбулентных характеристик в приземном слое атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 1994. Т. 7, № 11–12. С. 1636–1638.
17. Ростов А.П. Ультразвуковой комплекс для исследования пространственно-временных характеристик полей ветра и температуры // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 2. С. 154–158.
18. Азбукин А.А., Богушевич А.Я., Лукин В.П., Носов В.В., Носов Е.В., Торгаев А.В. Аппаратно-программный комплекс для исследований структуры полей турбулентных флуктуаций температуры и ветра // Оптика атмосф. и океана, 2018. Т. 31, № 5. С. 378–384; Azbukin A.A., Bogushevich A.Ya., Lukin V.P., Nosov V.V., Nosov E.V., Torgaev A.V. Hardware-software complex for studying the structure of the fields of temperature and wind turbulent fluctuations // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 5. P. 479–485.
19. Nosov V., Lukin V., Nosov E., Torgaev A., Bogushevich A. Measurement of atmospheric turbulence characteristics by the ultrasonic anemometers and calibration processes // Atmosphere. 2019. V. 10, N 8. P. 460. DOI: 10. 3390/atmos10080460.
20. URL: http://meteosap.ru/ (last access: 29.06.2021).
21. URL: https://metek.de/product-group/sonic-anemometer (last access: 29.06.2021).
22. URL: http://gill.co.uk/ (last access: 29.06.2021).
23. URL: https://biral.com/pcat/ultrasonic-sensors/ (last access: 29.06.2021).
24. URL: http://vaisala.com (last access: 29.06.2021).
25. URL: https://youngusa.com/product/responseone-ultrasonic-anemometer/ (last access: 29.06.2021).
26. URL: http://belfortinstrument.com/ambient-meteorological /wind/ (last access: 29.06.2021).
27. URL: http://climatronics.com/Applications/Sensors-and-Components/index.php (last access: 29.06.2021).
28. URL: https://atmos-meteo.com/mesure/instruments-de-meteorologie.html (last access: 29.06.2021).
29. URL: https://fttechnologies.com/wind-sensors/ft7-series/ (last access: 29.06.2021).
30. URL: https://campbellsci.com/heat-vapor-co2-flux (last access: 29.06.2021).
31. URL: https://thiesclima.com/de/Produkte/Wind-Ultraschall-Anemometer/ (last access: 29.06.2021).
32. URL: http://typhoon-tower.obninsk.org/ru/ADAT3M.html (last access: 29.06.2021).
33. URL: https://adventspb.ru/napravleniia-deiatel-nosti/analiticheskie-i-izmeritel-nye-pribory/komplekt-meteorologicheskii-avtomatizirovannyi/ (last access: 29.06.2021).
34. Атмосфера. Справочник. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 512 с.
35. Азбукин А.А., Богушевич А.Я., Ильичевский В.И., Корольков В.А., Тихомиров А.А., Шелевой В.Д. Автоматизированный ультразвуковой метеорологический комплекс АМК-03 // Метеорол. и гидрол. 2006. № 11. С. 89–97.
36. Азбукин А.А., Богушевич А.Я., Корольков В.А. Тихомиров А.А., Шелевой В.Д. Полевой вариант метеорологического комплекса АМК-03 // Метеорол. гидрол. 2009. № 2. С. 101–106.
37. Тихомиров А.А., Корольков В.А., Богушевич А.Я., Азбукин А.А., Шелевой В.Д. Бортовой метеорологический комплекс на базе многоцелевых гусеничных и колесных машин // Вестн. Академии воен. наук. 2008. Т. 24, № 3. С. 144–148.
38. Азбукин А.А., Богушевич А.Я., Кобзев А.А., Корольков В.А., Тихомиров А.А., Шелевой В.Д. Автоматические метеостанции АМК-03 и их модификации // Датчики и системы. 2012. № 3. С. 42–52.
39. Korolkov V.A., Bogushevich A.Ya., Kalchikhin V.V., Kobzev A.A., Kurakov S.A., Pustovalov K.N., Telminov A.E., Tikhomirov A.A., Petrov D.V. Experimental prototype of automatic weather station ArcticMeteo // Proc. SPIE. V. 11560. DOI: 10.1117/ 12.2575822.
40. Korolkov V.A., Kobzev A.A., Tikhomirov A.A., Telminov A.E., Pustovalov K.N., Bogushevich A.Ya., Kalchikhin V.V., Kurakov S.A. Automatic weather station ArcticMeteo. First field test results // Proc. IOP. Conf. Ser.: Earth and Environ. Sci. 2020. V. 611. P. 012053. DOI: 10.1088/1755-1315/611/1/012053.
41. Богушевич А.Я. Программное обеспечение ультразвуковых метеостанций для целей исследования атмосферной турбулентности // Оптика атмосф. и океана. 1999. Т. 12, № 2. С. 176–180.
42. Ультразвуковая метеостанция, версия 3.0 («МЕТЕО 3.0»): Свидетельство об офиц. рег. прогр. для ЭВМ № 2002612038. Роспатент / Богушевич А.Я.; Заявл. 3.12.2002.
43. URL: http://meteosap.ru/services/ispytaniya-izdelij (last access: 29.06.2021).
44. Wyngard J.C., Zhang S.F. Tranducer-shadow effects on turbulent spectra measured by sonic anemometers // J. Atmos. Ocean. Technol. 1985. V. 2, N 12. P. 548–558.
45. Wieser A., Fiedler F., Corsmeier U. The influence of design on wind measurements with sonic anemometer systems // J. Atmos. Ocean. Technol. 2001. V. 18, N 10. P. 1585–1608.