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CPEC310闭路涡度相关测量系统

  • 详细介绍

概述

CPEC310是由美国Campbell Scientific Inc( CSI) 研制的一款高性能、高可靠性的科研级闭路涡动相关通量观测系统,可用于大气与生态系统之间的二氧化碳、水汽、热量和动量交换的长期监测。

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,极大得方便了用户的使用。为完成零点和跨度的自动标定,可选择高压标气气体调控阀。系统具有极大的扩展性,可以增设选配气象传感器如四分量净辐射表以及土壤水分温度探头等。

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5.9ml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。

作为系统控制核心的CR6数据采集器保障了整套系统的高速、稳定运行,其可将采集到的测量数据存储到SD存储卡中(最大支持16GB),亦可以有线或无线方式,通过局域网、Internet.卫星等多种途径实现数据的远距离传输,支持4G、GPRS、WiFi、微波电台等多种无线通讯方式。

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特点

* 符合空气动力学的线型设计最大程度的减小了风畸变

* 无需主动加热便可实现温度补偿

* 气体分析仪和三维超声风速仪测量同一体积的气体

* 气体分析仪与三维超声风速仪一体化设计

* 气体分析仪和超生风速仪同一个电路保证了测量时间的同步性

* 功耗较低,可适用于太阳能板供电。

* 低噪音

* 最大输出频率为50Hz(25HZ带宽时)

* 耐污染,避免了窗口污染对测量有影响

* 适合于下垫面不平坦地区

* 可用于各种恶劣环境

* 在各种浓度的CO2、水汽及各种温度和压力环境下进行出厂标定

* 提供一张诊断参数,保证了测量数据的有效性和可靠性

* 可兼容各种Campbell数采,设置、标定等都可通过数采完成

* 自动在线标定

 基础规格

操作温度: -30°-50°C

输入电压: 10.5-16.0Vdc

功率:正常12W,最大(冷启动时) 35W

外壳机箱:尺寸:52.1 x 44.5 x 29.7cm

重量标配: 11.6 kg (25.5 lb),CR3000:1.6kg,CFM100/NL116:154g

气泵

线缆长度: 3.0 m (10 ft)

进气口连接: 3/8 inch Swagelok®

压力传感器范围: 15 to 115 kPa

泵速: 3 to 9 LPM ( 自动控制,一般设定为7 LPM)

尺寸: 35.6 x 29.2 x 13.5 cm (14.0 x 11.5 x 5.3 in)

不含安装配件重量: 5.4 kg (11.8 lb)

阀门调控器

进气口:三阀调控器:零点,CO2跨度,H2O跨度;六阀调控器: 零点,4个CO2跨度,H2O跨度

出气口: 气体分析仪和H2O之路

连接: 1/4 inch Swagelok®

流速: 0.5-5LPM ( 设定后自动控制)

尺寸: 14.0 x 12.7 x 14.0cm

重量:三阀调控器: 1.5kg,六阀调控器: 1.9kg

EC155闭路CO2/H2O分析仪

量程:CO2:0-2180mg/m3(0-1000ppm) ,H2O:0-51ppt (-60-35℃露点)

工作温度:-30-50°C;压力:70-106kPa;

供电:5W (稳定状态和通电时) ,10-16VDC

测量速率:60HZ

输出带宽:5,10,12.5,20;用户可编程

输出信号:SDM,RS-485,USB,模拟量(仅CO2和H2O)

辅助输入:空气温度和大气压力

线缆长度:3m(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)

重量:EC155 探头和线缆3.9kg,CSAT3A探头和线缆1.7kg,安装支架0.4 kg,EC100电子控制单元3.2kg

精度:CO2:1%,H2O:2%

RMS(最大值):CO2:0.15mol/mol,H2O: 0.006mmol/mol

零点温度漂移(最大):CO2:±0.3μmol/mol/°C,H2O:±0.05mmol/mol/°C

增益漂移(最大):CO2:读数的±0.1%/°C,H2O:读数的±0.15%/°C

交叉灵敏度:

       CO2:±1.1x10-4 mol CO2/mol H2O

       H2O:±0.1 mol H2O/mol CO2

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CSAT3A三维超声风速仪

测量路径:垂直:10.0 cm (3.9 in),水平:5.8 cm (2.3 in)

量程:Ux:±30ms-1,Uy:±60ms-1,Uz:±8ms-1,Ts:-50-60°C,风向在±170°以内

偏移误差:Ux/Uy:<±8.0cms-1,Uz:<±4.0cm s-1;风向:±0.7°,水平风速为1ms-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:1mm s-1,Uz:0.5mm s-1

超声虚温:0.025°C

风向:±0.6°

CR6数据采集器

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操作温度范围:-40°至+70°C(标准), -55°至+85°C(扩展);非凝结环境

最大扫描率:1000Hz

外壳材料:耐冲击聚碳酸酯和抗紫外线TPE

端口通道: 2个通用[U]和4个控制[C]终端,可用于为各种功能编程。

脉冲计数器:16个(C1到C4和U1到U12)

通信端口:Ethernet、USB Micro B、CS I/O、CPI、RS-485、RS-422、SDI-12

数据存储端口:microSD

开关12V:2个终端

数字I/O:可配置为数字输入和输出的16个终端(C1到C4、U1到U12)。

输入限制:±5 V

模拟电压精度: ±(0.04%的测量+偏移)@0°至40°C

                           ±(0.06%的测量+偏移)@-40°至+70°C

                           ±(0.08%的测量+偏移)@-55°至+85°C(扩展温度范围)

ADC:24Bit

电源要求:16到32Vdc用于充电器输入;10至18Vdc用于电池输入

实时时钟精度:±3min/年(可选GPS校正至±10µs)

互联网协议:Ethernet, PPP, RNDIS, ICMP/Ping, Auto-IP (APIPA), IPv4, IPv6, UDP, TCP, TLS (v1.2), DNS, DHCP, SLAAC, Telnet, HTTP(S), SFTP, FTP(S), POP3/TLS, NTP, SMTP/TLS, SNMPv3, CS I/O IP, MQTT

通信协议:CPI, PakBus, SDM, SDI-12, Modbus, TCP, DNP3, UDP, NTCIP, NMEA 0183, I2C, SPI, and others

内存:2G/8G/16G可选

平均功耗:1mA @12Vdc(休眠状态时);3mA @12Vdc(1Hz采样频率);67mA @12Vdc(20Hz采样频率)

静态振动-线测量:支持

尺寸:21.0 x 10.2 x 5.6 厘米

重量:0.42 至 0.52 千克

 

说明:CPEC310系统由美国Campbell成套集成,还可选配其他气象要素传感器,具体需求请联系我们。

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(科学家将EC155用于20米通量塔碳监测,服务于加拿大Fluxnet研究基地之一道格拉斯冷杉林)

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