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Campbell Scientific CSAT3 Manuel D'utilisation

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CSAT3
Anémomètre sonique tridimensionnel
Manuel d'utilisation
Issued 29.11.07
Traduction du 17.10.08
Copyright © 1998-2007 Campbell Scientific, Inc.
Printed under licence by Campbell Scientific Ltd.

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Sommaire des Matières pour Campbell Scientific CSAT3

  • Page 1 CSAT3 Anémomètre sonique tridimensionnel Manuel d’utilisation Issued 29.11.07 Traduction du 17.10.08 Copyright © 1998-2007 Campbell Scientific, Inc. Printed under licence by Campbell Scientific Ltd.

  • Page 3: Garantie

    • A aucun produit soumis à une utilisation abusive, un mauvais entretien, aux dégâts naturels ou endommagements lors du transport. Campbell Scientific renverra les équipements sous garantie par voie de terre, frais de transport payés. Campbell Scientific ne remboursera ni les frais de démontage ni les frais de réinstallation du matériel.

  • Page 5: Informations Générales

    Informations générales Ce manuel a été initialement produit par Campbell Scientific Inc. Principalement pour le marché Nord Américain. Certaines expressions ou unités des poids et mesures, reflètent cette origine. Conversions fréquemment utilisées : Surface : 1in² (inch au carré) = 645 mm²...

  • Page 7: Table Des Matières

    10. Centrale d’acquisition de données utilisant la communication SDM ............15 10.1 Instruction CSAT() sous CRBasic ............... 16 10.2 Instruction SDM-CSAT3 (P107) sous EDLOG ........... 16 10.3 Paramètres d’instruction des centrales d’acquisition........16 10.4 Diagnostics....................18 10.5 SDMTrigger ()/SDM-Group Trigger (P110)..........20 10.6 Exemple de programme sous CRBasic ............

  • Page 8: Annexe

    A.1 Détermination du Nord vrai et de l’orientation du capteur.......A1 A.2 Calculateur de déclinaison magnétique en ligne ..........A3 Annexe B. Communications série avec le CSAT3 ..B1 B.1 Commandes RS-232 du CSAT3...............B1 B.2 Format de sortie de données binaires du CSAT3..........B3 B.3 Mot de 0 à...
  • Page 9 Figure 9. Réglages recommandés pour les étiquettes de l’axe vertical du vent ..............35 Figure 10. Données de vent du CSAT3 s/n 315; Offset de Vent dans les spécifications à 19°C..............36 Figure A-1. Déclinaison magnétique pour les Etats Unis (2004) ....A1 Figure A-2.
  • Page 10 Tableau 6. Sortie SDM du CSAT pour une centrale d'acquisition CR9000...7 Tableau 7. Broche de sortie RS-232 du CSAT3 ..........8 Tableau 8. Câblage du CSAT3 pour une sortie analogique ......8 Tableau 9. Câblage des thermocouples fin FW05/FWC-L35 ......8 Tableau 10. Sorties du CSAT3 ..............9 Tableau 11.

  • Page 11: Csat3 Anémomètre Sonique À Trois Dimensions

    2.Spécifications 2.1 Mesures Le CSAT3 mesure la vitesse du vent et la vitesse du son le long des trois axes non- orthogonaux. Les vitesses de vent sont ensuite exprimées sous la forme de trois composantes orthogonales u et u et elles sont référencées au niveau de la tête de...

  • Page 12: Signaux De Sortie

    Vecteur vent à ± 20° de l’horizontal < ±6% à la lecture 2.1.1 Signaux de sortie Le CSAT3 peut sortir des données via un système d'extraction de données en utilisant l'un des modes de communications suivants: SDM (Synchronous Device for Measurement), RS-232 ou sortie analogique.

  • Page 13: Description Physique

    Sortie non spontanée - Off (& = 0) (voir le chapitre 13 et l'Annexe B) Les paramètres précédents peuvent être modifiés avec un ordinateur, le logiciel de gestion du CSAT3 (CSAT32.EXE) et un câble RS-232. Une copie du logiciel de gestion du CSAT3 (CSAT32.EXE) est disponible sur le site Internet de Campbell Scientific dans la rubrique «...

  • Page 14: Installation

    L'anémomètre sonique est monté sur un tube vertical de diamètre US ¾’’ avec une pièce de fixation de 3/4" sur 3/4 ". L’ensemble des pièces permettant la fixation est fourni avec le CSAT3. La pièce de fixation peut accepter des tubes jusqu'à un 1" de diamètre extérieur.

  • Page 15: Figure 1. Système De Coordonnées Et Matériel De Montage Fixe

    Figure 1. Système de coordonnées et matériel de montage fixe (« Captive ») du CSAT3 (s/n 0631 à actuellement) Figure 2. Système de coordonnées du CSAT3 et matériel de montage fixe (« Captive ») avec rondelle du CSAT3 (s/n 0107 à 0630) Figure 3.

  • Page 16: La Mise À Niveau

    FW05 et du FWC-L35 soient couverts. 5.Câblage Il y a quatre connecteurs de gamme militaire sur le boîtier électronique du CSAT3. Ils sont étiquetés de la manière suivante :+12 V SDM, RS-232, Transducer Head («...
  • Page 17 Manuel d’utilisation Tableau 3. Sortie SDM du CSAT pour une centrale d'acquisition CR3000, CR5000 et CR9000X Voie Description Couleur Broche SDM-C1 Donnée SDM Vert SDM-C2 Horloge SDM Blanc SDM-C3 Activation SDM Marron Masse numérique Noir Fil de blindage Clair Tableau 4. Sortie SDM du CSAT pour une centrale d'acquisition CR1000, CR800/850, CR23X et CR10(X) Voie Description...

  • Page 18: Les Sorties Du Csat3

    Rouge 6.Les sorties du CSAT3 Le CSAT3 possède 3 signaux de sorties : SDM, RS-232 et analogique. Campbell Scientifique recommande en priorité l’utilisation de la sortie SDM, puis la sortie RS- 232, et enfin la sortie analogique. Le tableau 10 résume les différences entre les trois options de sortie.

  • Page 19: Sortie Sdm

    (CR1000, CR800/850) pour communiquer avec le CSAT3. Le protocole SDM permet de synchroniser la mesure et de communiquer rapidement entre une centrale d’acquisition et le CSAT3. L’instruction CRBasic « CSAT3 () » est utilisée pour communiquer avec le CSAT3 via le protocole SDM.

  • Page 20: Les Centrales Sous Edlog

    CSAT3 en temps réel ou pour collecter des séries temporelles via le port série RS-232. Une copie du logiciel pour PC du CSAT3 est disponible sur le site Internet de Campbell Scientific dans la rubrique « Support | Download ». Ce logiciel est plutôt conçu comme un outil de diagnostic que comme un système...

  • Page 21: Code Intégré (« Embedded Code ») Version 3

    7.Principes opérationnels 7.1 Code intégré (« Embedded Code ») Version 4 Le CSAT3 mesure la vitesse du vent et la vitesse du son par la détermination du temps de vol du son entre des paires de transducteurs, comme décrit dans l'Annexe C.

  • Page 22: Effets De Vent De Travers (« Crosswind ») Sur La Vitesse Du Son

    Après la mise sous tension ou la perte de signal, le CSAT3 entre dans un mode où il teste le chemin aller – retour pour chacune de ces paires de transducteurs à ultrasons.

  • Page 23: Déclenchement Du Csat3

    8.Déclenchement du CSAT3 Le CSAT3 prend une mesure de la vitesse du vent et de la vitesse du son lors du déclenchement de l'une de ses trois sources différentes. Les sources de déclenchement sont : l’horloge interne du CSAT3, les communications SDM ou les...

  • Page 24: Modes D'échantillonnage

    Figure 5. Retard du CSAT3 en mode « pipeline » 8.1 Modes d’échantillonnage Le CSAT3 peut être configuré pour effectuer des mesures dans le mode mesure simple (« single-measurement ») ou sur-échantillonnage («oversampled »). Dans le mode de mesure simple, le CSAT3 fait une mesure synchrone avec le déclenchement fournit par l’horloge interne du CSAT3, la communication SDM ou...

  • Page 25: Mode Sur Échantillonnage (« Oversample »)

    9.Les données retardées en mode « Pipeline » Lorsque le CSAT3 est déclenché pour prendre une mesure, il détermine le temps de vol pour les trois paires de transducteur. Ce processus prend entre 12 et 18 msec, en fonction du paramètre d’exécution.

  • Page 26: Instruction Csat() Sous Crbasic

    Commande / Option 90: « Déclenchement et prise des données de vent et c » (« Trigger and Get Wind & c Data ») déclenche la mesure du CSAT3 qui possède l’adresse SDM spécifiée dans le paramètre SDMAddress / SDM Adresse. Le...
  • Page 27 Commande / Option 92: « Déclenchement et prise des données de vent et de c- 340 » (« Trigger and Get Wind & c-340 Data ») déclenche la mesure du CSAT3 qui possède l’adresse SDM spécifiée dans le paramètre SDMAddress / SDM Adresse.

  • Page 28: Diagnostics

    Reps * 5. 10.4 Diagnostics La cinquième sortie du CSAT3 est une valeur de diagnostique. La valeur de diagnostique décrit l'état de l'anémomètre et est utile pour le filtrage des données. Par exemple, lorsque l'anémomètre est verrouillé sur les signaux à ultrasons après avoir reçu la commande d'acquisition de données, NaN ou -99999 est envoyé...
  • Page 29 à utiliser (inverse de l’intervalle d’exécution) est nettement supérieure au paramètre d’exécution entré dans l’anémomètre. 61441, SDM communication Error. La centrale de mesure et le CSAT3 ne sont pas capables de communiquer correctement. L'extension du câble SDM au dela des 7,62 m (25 ft.) standard et le non ralentissement de l’horloge SDM, avec l’instruction...

  • Page 30: Sdmtrigger ()/Sdm-Group Trigger (P110)

    10.5 SDMTrigger ()/SDM-Group Trigger (P110) L’instruction SDM Input / Output contrôle les dispositifs SDM qui sont compatibles avec le protocole de déclenchements groupés, y compris le CSAT3. Jusqu'à 15 appareils supportant ce déclenchement groupé peuvent être connectés sur les ports SDM.
  • Page 31 ‘ CSAT3_AZIMUTH, et une direction du vent de CSAT3. Les directions de ventCSAT3 correctes ‘sont entre -90 à 0 et 0 à 90 degrés, par exemple le vent souffle dans la tête de capteur du CSAT3. Const CSAT_OPT = INT (1000/SCAN_INTERVAL) 'Calcul des paramètres d’exécution du CSAT3...
  • Page 32 Units panel_temp = C 'Vitesse et direction du vent. Dim wnd_out(8) 'Alias wnd_out(1) = wnd_spd –dans le système de coordonnées de boussole, comme le CSAT3. 'Alias wnd_out(2) = rslt_wnd_spd dans le système de coordonnées de boussole, comme le CSAT3. Alias wnd_out(3) = wnd_dir_compass 'Alias wnd_out(4) = std_wnd_dir - dans le système de coordonnées de boussole, comme le CSAT.
  • Page 33 '***Tableau de données de travail *** 'Calcul de la direction du vent. Ces données sont sauvegardées toute les OUTPUT_INTERVAL minutes. DataTable (wnd_vec,TRUE,1) DataInterval (0,OUTPUT_INTERVAL,Min,1) 'Calcul de la direction du vent à partir des données du CSAT3. WindVector (1,wind_east,wind_north,IEEE4,disable_flag_on(1),0,1,2) WindVector (1,Uy,Ux,IEEE4,disable_flag_on(1),0,1,2) EndTable '*** Programme ***...
  • Page 34 'La direction du vent de la boussole doit être comprise entre 0 et 360 degrés. wnd_dir_compass = (wnd_dir_compass+CSAT3_AZIMUTH) MOD 360 'La direction du vent du CSAT3 doit être comprise entre 0 to 180 degrés et 0 to -180 ‘degrés. If ( wnd_dir_csat3 ) > 180 Then ( wnd_dir_csat3 = wnd_dir_csat3-360 )

  • Page 35: Exemple De Programme Sous Edlog

    Référence de l'alimentation Noir Fil de blindage de l'alimentation Clair EXEMPLE 2. Prise de mesure du CSAT3 en utilisant la sortie SDM et une centrale d’acquisition de mesure CR23X ;{CR23X} ;22 Avril 2001 ;Copyright (c) 2001 Campbell Scientific, Inc. All rights reserved.
  • Page 36 X Loc [ Uy ] 2: -1 3: 9 Z Loc [ Prop_E ] ;Copie des vents Ux et Uy instantanés pour pouvoir calculer la direction du vent du CSAT3. 5: Z=X (P31) 1: 1 X Loc [ Ux ]...
  • Page 37 Wind Direction/North Loc [ Prop_N ] 13: Do (P86) 1: 29 Set Intermed. Proc. Disable Flag Low (Flag 9) ;Prise des données de direction de vent du CSAT3. 14: If Flag/Port (P91) 1: 10 Do if Output Flag is High (Flag 0)
  • Page 38 1: 1 Subroutine 1 ;Vérification du mot de diagnostique pour les condition de perte de déclenchement. ;Paramétrage du Drapeau 1 en position basse pour reconfigurer le CSAT3 s’il a perdu sa source de ;déclenchement. 2: If (X<=>F) (P89) 1: 5...
  • Page 39 Manuel d’utilisation ;Si les diagnostiques ne sont pas égaux à -99999,cela signifie que le CSAT3 est connecté à la CR23X et que les deux apprreils communiquent correctement. 9: If (X<=>F) (P89) 1: 5 X Loc [ diag ] 2: 3 >=...
  • Page 40 Z Loc [ F03F_f ] 28: Else (P94) ;Paramétrage des drapeaux en position haute de la température delta (del_T_f), du suivi (track_f), de la haute amplitude;amp_h_f), ou de la faible amplitude (amp_l_f) si le CSAT3 le rapporte. 29: Beginning of Loop (P87) 1: 0...
  • Page 41 2: 360 3: 14 Z Loc [ cmpss_dir ] ; Veuillez à ce que la direction du vent du CSAT3 ( csat_dir) soit comprise entre -180 et 180 degrés. 44: If (X<=>F) (P89) 1: 17 X Loc [ csat_dir ] 2: 3 >=...

  • Page 42: Maintenance / Entretien

    L'application d'une force excessive sur la face du transducteur peut séparer la couche de caoutchouc du logement de laiton. Il n'y a pas de composant utilisable par l’utilisateur dans le CSAT3. La seule fois où le boîtier électronique doit être ouvert est pour changer l'adresse SDM.

  • Page 43: Mèches Anti-Pluie (« Water Wicks »)

    Manuel d’utilisation 11.1 Mèches anti-pluie (« water wicks ») Le code intégré version 4 du CSAT3 et les mèches anti-pluie (« water wicks ») travaillent ensemble pour améliorer la performance du CSAT3 dans des conditions pluvieuses. Il appartient à l'exploitant de la station de décider si les mèches sont nécessaires ou non.

  • Page 44: Calibrage

    11.2.2 Test pour l’offset de vent Pour tester l’offset de vent sur un CSAT3, créez un environnement où il n’y a pas de vent. Il est difficile de le faire sur le terrain, donc il est préférable de collecter les données d’offset de vent dans un bureau ou au laboratoire.

  • Page 45: Figure 7. Csat3 Fonctionnant À 1 Hz Et Avec Une Communication

    Démarrez le logiciel de support PC pour CSAT3 (CSAT32.EXE) pour mettre en place les communications entre le PC et le CSAT3. Une copie de ce logiciel est disponible sur le site Internet de Campbell Scientific, dans la rubrique Support | Download.

  • Page 46: Commandes Secrètes Sélectionnées

    RMA pour recalibrer le CSAT3. A noter que la capteur devra être retourné aux U.S.A. pour tout réétalonnage. Figure 10. Données de vent du CSAT3 s/n 315; Offset de Vent dans les spécifications à 19°C. 12.Commandes secrètes sélectionnées Une variété...
  • Page 47 RS=n-code de synchronisation RS-232 (« RS-232 Synchronization code »), n = 0 signifie que le CSAT3 n’envoie pas le code de synchronisation et n = 1 signifie que le CSAT3 enverra le code de synchronisation à la fin des 10-bits de la sortie RS-232;...
  • Page 48 Note : Assurez-vous de repositionner le cavalier sur sa position normale de fonctionnement, entre les broches du centre et de droite. Lorsque le cavalier est avec les broches au centre et à droite, le CSAT3 est dans son mode normal de fonctionnement. Lorsque le cavalier se trouve sur les broches de...

  • Page 49: Annexe A Orientation Du Csat3

    Annexe A Orientation du CSAT3 A.1 Détermination du Nord vrai et de l’orientation du capteur L'orientation du CSAT3 sur la partie négative de l’axe x est obtenue par la lecture d'une boussole magnétique et en appliquant les corrections spécifiques au site de la déclinaison magnétique, où...

  • Page 50: Figure A-2. Un Angle De Déclinaison Vers L'est Par Rapport

    CSAT3 Anémomètre sonique tridimensionnel Figure A-2. Un angle de déclinaison vers l’Est par rapport au Nord vrai (positif) est soustrait de 360 (0) pour trouver le Nord vrai Figure A-3. Un angle de déclinaison vers l’Ouest par rapport au Nord vrai (négatif)

  • Page 51: Calculateur De Déclinaison Magnétique En Ligne

    Manuel d’utilisation A.2 Calculateur de déclinaison magnétique en ligne Le calculateur de déclinaison magnétique Internet publié par le Centre de données Géophysique de NOAA (NOEE’s Goephysical Data Center) est disponible à l'adresse suivante : http://www.ngdc.noaa.gov/geomagmodels/Declination.jsp. Après le chargement de la page Internet, entrez le code postal du site, ou la longitude et la latitude, puis cliquez sur le bouton «...
  • Page 52 CSAT3 Anémomètre sonique tridimensionnel...

  • Page 53: Annexe B. Communications Série Avec Le Csat3

    RS-232 commencent avec l’activation par le PC de la ligne RTS, le CSAT3 répond en activant le CTS (Prêt à envoyer « clear to send »). Le PC doit garder la ligne RTS activée aussi longtemps qu'il est en communication avec le CSAT3.

  • Page 54: Figure B-1. Le Pc Est La Source De Déclenchement

    CSAT3 Anémomètre sonique tridimensionnel 1 Le CSAT3 ignorera cette commande si la centrale de mesure (SDM) déclenche l'anémomètre. 2 Lorsque le PC prend en charge le déclenchement, il doit continuer à déclencher le CSAT3 à l’intervalle prévu dans les paramètres d’exécution (An). Si le CSAT3 ne reçoit pas de signal de déclenchement pendant trois secondes, il entrera dans l’état...

  • Page 55: Format De Sortie De Données Binaires Du Csat3

    B.2 Format de sortie de données binaires du CSAT3 Cinq mots sont envoyés par la sortie RS-232 du CSAT3. Les mots de 0 à 3 sont des entiers de 16 bits signés et le mot 4 est un entier de 16 bits non signé. Les cinq mots sont envoyés en commençant par le mot 0 et en terminant par le mot 4.

  • Page 56: Commentaire

    CSAT3 Anémomètre sonique tridimensionnel La vitesse du son donnée par le CSAT3 est la moyenne entre les trois chemins sonores. La relation pour trouver la vitesse du son est donnée dans le tableau B-6. le mot 3 doit être converti en base 10 avant l’application de l'équation.

  • Page 57: Format Des États Rs-232 Du Csat3

    Manuel d’utilisation B.5 Format des états RS-232 du CSAT3 Le CSAT3 envoie un état de 10 octets en ASCII 10 en réponse à une commande "S" ou "P".Cet état donne des informations sur la source de déclenchement du CSAT3 et sur les paramètres d’exécution. Il indique également si les sorties analogiques sont actives/inactives, si le CSAT3 reporte de bonnes données et donne...
  • Page 58 CSAT3 Anémomètre sonique tridimensionnel...

  • Page 59: Annexe C. Théorie Des Mesures Du Csat3

    La vitesse du son déterminée via le capteur sonique peut être trouvée à partir de la somme des inverses des Eq. (1) et (2). Le CSAT3 corrige directement l'effet du vent soufflant perpendiculairement à la trajectoire sonore. Aucune autre correction postérieure à...
  • Page 60 CSAT3 Anémomètre sonique tridimensionnel La vitesse du son dans l'air humide est fonction de la température et de l'humidité et est donnée par: γ γ γ ² ρ γ où est le rapport de chaleur spécifique de l'air humide à pression constante et sur ρ...
  • Page 61 Manuel d’utilisation REFERENCES Kaimal, J. C. and Businger, J. A.: 1963, “A Continuous Wave Sonic Anemometer-Thermometer”, J. Applied Meteorol., 2, 156-164. Kaimal, J. C. and Gaynor, J. E.: 1991, “Another Look at Sonic Thermometry”, Boundary-Layer Meteorol., 56, 401-410. Fleagle, R. G. and Businger, J. A.: 1980, An Introduction to Atmospheric Physics, Academic Press, Inc., New York.
  • Page 62 CSAT3 Anémomètre sonique tridimensionnel...

  • Page 63: Annexe D. Communications Sdm Et Longs Câbles De Signal

    Cette étendue, appelée fréquence de l’horloge SDM, a été optimisée pour le signal SDM standard 7,62 m (25 ft.) et pour le câble d'alimentation fourni avec le CSAT3. Les instructions CSAT3 () et SDMTrigger () sur la CR3000, CR1000, CR5000, CR800/850 et CR9000 (X) et les instructions SDM-CSAT3 (P107) et SDM Groupe Trigger (P110) sur la CR23X, 21X, et CR10 (X), utilisent par défaut...

  • Page 64: Exemple Pour Cr3000

    CR3000 et un anémomètre CSAT3. La communication entre la CR3000 et le CSAT3 échoue pour la valeur par défaut d’une période de bit de 30 µsec. Ainsi, une période de bit SDM un peu plus longue (fréquence de l’horloge SDM plus lente) doit être utilisée.
  • Page 65 Manuel d’utilisation Tableau D-2 : Données extraites de l’exemple de programme CR23X de recherche de fréquence d’horloge SDM Exécutez le fichier SPLIT SDM_TRAN.PAR sur l'ensemble de données ci-dessus pour transposer les données en colonnes. Maintenant, exécutez le fichier SPLIT SDM.PAR, pour filtrer les paramètres de l’horloge SDM qui n'ont pas été...
  • Page 66 CSAT3 Anémomètre sonique tridimensionnel...

  • Page 67: Les Societes Campbell Scientific

    LES SOCIETES CAMPBELL SCIENTIFIC Campbell Scientific, Inc. (CSI) 815 West 1800 North Logan, Utah 84321 UNITED STATES www.campbellsci.com info@campbellsci.com Campbell Scientific Africa Pty. Ltd. (CSAf) PO Box 2450 Somerset West 7129 SOUTH AFRICA www.csafrica.co.za sales@csafrica.co.za Campbell Scientific Australia Pty. Ltd. (CSA)

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