CSAT3B エレクトロニクス一体型3D超音波風速計
精密測定
フラックスやその他の乱流研究プロジェクト向けに設計
気象 applications 水 applications エネルギー applications ガスフラックスと乱流 applications インフラ applications 土壌 applications

概要

Campbell ScientificのCSAT3B 3D超音波風速計は、従来のCSAT3の後継機であり、渦相関法フラックス測定に最適な3D超音波風速計です。空力設計、10cmの垂直測定パスを備え、パルス音響モードで動作し、過酷な気象条件への暴露に耐えます。3つの直交する風成分(ux、uy、uz)と音温(Ts)が測定され、最大100Hzの速度で出力されます。
新しいデザインの最も顕著な革新は、電子機器ボックスの廃止です。代わりに、電子機器はCSAT3Bヘッドの取り付けブロック内にパッケージ化されています。この設計により、設置が容易になり、機器の配置の柔軟性が向上します。
測定は、次の 3 つのソースからトリガーできます。
  • データロガー SDM コマンド
  • データロガー CPI コマンド
  • CSAT3B 内部クロック

SDMプロトコルとCPIプロトコルはどちらも、複数の CSAT3B を同期するためのメカニズムをサポートします。

利点と特徴

  • 新しいコンフォーマルコーティングが腐食環境での音波トランスデューサーの保護に貢献
  • 一体型エレクトロニクスにより、ハードウェアの取り付けが容易
  • 傾斜計を内蔵
  • 乱流や渦相関法研究に最適な高精度測定
  • センサーアームの両端近くに薄型の空気力学的支持支柱を取り付けた改良型デザインにより、剛性を高め、音波温度の精度を向上
  • データロガーのサンプリングは、1～100Hzの任意の周波数に対応
  • 新しいCPI通信により、より堅牢で高帯域幅の測定が可能に
  • SDM、CPI、USB、RS-485を含む複数の通信オプション
  • 簡単に交換できる乾燥剤による内部温湿度測定データ出力を計算するためのバージョン5アルゴリズム；
  • バージョン3の信号感度とバージョン4の雨性能を統合
  • 非エイリアススペクトルの解析が必要なアプリケーション向けに高周波をフィルタリングするオプションを含む

イメージ

CAD ファイル:

CSAT3B 2D (DXF)
CSAT3B 2D (PDF)

仕様

センサ 3次元超音波風速計
測定の説明 最高品質の風速と風向
動作温度範囲 -40 ~ +50°C （音速305～368 m s-1に相当）
出力 ux, uy, uz, Ts 「（ux、uy、uzは風速計の軸を基準とした風の成分です。Tsは摂氏での音速温度です。）」
信号タイプ/出力 SDM, CPI, USB, RS-485
音速 3 つの音響経路から決定されます。 （横風の影響を補正）
風向範囲 CSAT3B座標系で2.5～357.5度 （0～360°カスタマイズ可能）
範囲 ± 65 m s–1 （本格的な風）
フィルタ帯域幅 5, 10, 25 Hz
測定経路長 「縦 10.0 cm (3.9 インチ)、横 5.8 cm (2.3 インチ)」
水平からのトランスデューサ角度 60度
IP等級 IP67
トランスデューサ直径 0.64 cm (0.25 in.)
トランスデューサ取り付けアーム直径 0.84 cm (0.33 in.)
サポートアーム直径 1.59 cm (0.63 in.)
風速計ヘッド重量 1.45 kg (3.2 lb)
風速計の寸法 60.64 x 12.2 x 43.0 cm (23.87 x 4.8 x 16.9 in.)

風の正確度
-注意- 精度仕様では以下を前提としています:
  • 動作範囲 -40° ～ +50°C
  • 風速 < 30 m s-1
  • 風向角 ±170° 以内
最大オフセット誤差 < ±8.0 cm s-1 (ux, uy), < ±4.0 cm s-1 (uz)
最大ゲイン誤差
  • 読み取り値の< ±2% （風向は水平±5°以内）
  • 読み取り値の< ±3% （風向は水平±10°以内）
  • 読み取り値の< ±6% （風向は水平±20°以内）

測定分解能
ux, uy 1 mm s-1 rms
uz 0.5 mm s-1 rms
Ts 0.002°C RMS (＠ 25°C)
風向 < 0.058° (ux = uy ≤ 1 m s-1)

測定レート
データロガートリガー 1 ~ 100 Hz
プロンプトなしの出力（PC へ） 10, 20, 50, 100 Hz
内部自己トリガーレート 100 Hz

測定遅延
データロガートリガー（フィルターなし） 1 トリガー期間 （1スキャン間隔）
プロンプトなしの出力（フィルターなし） 10 ms
フィルタリングされた出力（データロガーからのプロンプトまたは PC へのプロンプトなし）
  • 795 ms （5 Hz帯域幅フィルタ付き）
  • 395 ms （10 Hz帯域幅フィルタ付き）
  • 155 ms （25 Hz帯域幅フィルタ付き）

内部モニタ測定
更新レート 2 Hz
傾斜計の正確度 ±1°
相対湿度計の正確度
  • ±3% （10～90%の範囲）
  • ±7% （0～10%の範囲）
  • ±7% （90～100％の範囲）
ボード温度正確度 ±2°C

SDM
-注意- データロガーベースのデータ取得に使用されます。
ビット周期 10 µs ~ 1 ms
ケーブル長
  • 最大7.6 m (25 ft) (@ 10 µs ビット周期)
  • 最大76 m (250 ft) (@ 1 ms ビット周期)
アドレス範囲 1 ~ 14
サンプルあたりのバスクロック ~200

CPI
-注意- データロガーベースのデータ取得に使用されます。
ボーレート 50 kbps ~ 1 Mbps
ケーブル長
  • 最大15 m (50 ft) (@ 1 Mbps)
  • 最大122 m (400 ft) (@ 250 kbps)
  • 最大853 m (2800 ft) (@ 50 kbps)
アドレス範囲 1 ~ 120
サンプルあたりのバスクロック ~300

RS-485
-注意- 本体設定または PC ベースのデータ取得に使用されます。
ボーレート 9.6 kbps ~ 115.2 kbps
ケーブル長
  • 最大305 m (1000 ft) (@ 115.2 kbps)
  • 最大610 m (2000 ft) (@ 9.6 kbps)
サンプルあたりのバスクロック ~500 (ASCII形式)

USB
-注意- 本体設定または PC ベースのデータ取得に使用されます。
接続速度 USB 2.0 フルスピード 12 Mbps
ケーブル長 最大5 m (16.4 ft)

電源/消費電流
電圧供給 9.5 ~ 32 Vdc
10 Hz 測定レートでの消費電流
  • 110 mA (@ 12 Vdc)
  • 65 mA (@ 24 Vdc)
100 Hz 測定レートでの消費電流
  • 145 mA (@ 12 Vdc)
  • 80 mA (@ 24 Vdc)

互換性

注意： 以下は代表的な互換性情報を示しています。互換性のある製品や互換性のない製品をすべて網羅したリストではありません。

Data Loggers

製品 互換性 注意
CR1000 (リタイア)
CR1000X (リタイア)
CR300 (リタイア)
CR3000 (リタイア)
CR310
CR350
CR6
CR800 (リタイア)
CR850 (リタイア)

動画とチュートリアル

ダウンロード

CSAT3B Example Programs v.1 (4 kB) 20-10-2020

Three example programs. 

Simple SDM Program: SDM communications are used to collect data from a single CSAT3B.

Simple CPI Program: CPI communications are used to collect data from a single CSAT3B.

Advanced CPI Program: A single CSAT3B is properly configured and CPI communications are used to collect the data.

CSAT3B OS v.3.02 (548 KB) 14-10-2019

Current CSAT3B Operating System.

更新履歴をみる

CPI Calculator v.1.0 (2.49 MB) 06-07-2016

The CPI Calculator is a downloadable Microsoft Excel spreadsheet used to estimate the usage and capacity of a CPI network.  The calculator provides an overview on CPI devices including the CDM-A108, CDM-A116, CDM-VW300, CDM-VW305, and the CSAT3B.  The calculator can also estimate the measurement speed of the CDM-A108 and CDM-A116 based on the number of channels and measurement parameters.

 

The CPI Calculator is an estimation tool and will help you better understand and design CPI networks by considering the following:

  1. What is the capability of each CDM or CPI device
  2. What is the CPI network capacity
  3. How much of the CPI capacity are the CDMs or CPI devices using

 

よくある質問

CSAT3Bに関するよくある質問の数： 16

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  1. Is the offset relatively constant for a single CSAT3A, CSAT3AH, CSAT3B, or CSAT3BH?

    No. The offset is a function of temperature and time. Once a year, spot-check the sonic anemometer wind offset using the procedure outlined in the CSAT3B instruction manual. If the measured offset is outside the specification, return the sensor to the factory for calibration. To request a return material authorization (RMA) number, follow the steps listed on our Repair and Calibration page. 

  2. If the temperature drops below -30°C, is that a problem for a CSAT3A or CSAT3B?

    The CSAT3A or CSAT3B is calibrated over the temperature range of -30° to +50°C. The sonic anemometer operating temperature range can be shifted by 10 degrees to cover the range of -40° to +40°C. For low-temperature applications, it may be more appropriate to consider a heated version of our sonic anemometers.

    The instrument will continue to operate outside the calibrated temperature range until the signal becomes too weak; however, the proper calibration will not be applied to the measurements because the calibration file only spans the specified temperature range.

  3. Can the CSAT3B or CSAT3BH measurement frequency be changed? If so, what frequencies are supported by these sensors?

    Yes. The CSAT3B and CSAT3BH measurement frequency can be changed by the user. The user can either choose a prompted or unprompted output rate. The prompted output rate is based on the scan interval of the data logger, which must be an integer. Therefore, the measurement frequencies supported would be 1, 2, 4, 5, 8, 10, 20, 25, 40, 50, and 100 Hz. The unprompted output rate allowed is 10, 20, 50, and 100 Hz.

  4. Is there a way to determine the time at which the CSAT3A, CSAT3AH, CSAT3B, or CSAT3BH started reporting data with sub-second precision?

    No. The sonic anemometer does not report time with the wind measurements. A time stamp will be assigned to the wind data by the data-acquisition system—either a data logger or a PC.

  5. What are the calibration procedures for the CSAT3A, CSAT3AH, CSAT3B, and CSAT3BH, and how are they traceable to the National Institute of Standards and Technology (NIST)?

    The CSAT3A, CSAT3AH, CSAT3B, and CSAT3BH are calibrated over temperature for the effects of transducer delays on the wind speed, and to a lesser extent, for the speed of sound measurements.

    There is no NIST-traceable standard for ultrasonic anemometers.

  6. Are there any mounting options for the CSAT3A, CSAT3AH, CSAT3B, or CSAT3BH that lend themselves to frequent repositioning?

    Campbell Scientific does not offer any mounting booms or hardware that enable easy and frequent positioning of the sonic anemometer sensor head. This type of hardware must be provided by the user.

  7. If the polymer coating at the ends of the CSAT3A, CSAT3AH, CSAT3B, or CSAT3BH transducers starts coming off, is that a problem?

    Yes. If the matching layer is damaged or missing, return the sonic anemometer to the factory for repair. Follow the steps listed on our Repair and Calibration page to request a return material authorization (RMA) number. 

  8. How sensitive are the CSAT3A, CSAT3AH, CSAT3B, and CSAT3BH velocity measurements to sea spray in periods of high wind speed?

    The CSAT3A, CSAT3AH, CSAT3B, and CSAT3BH—like other sonic anemometers—measure wind speed along the sonic path using ultrasonic signals. If the salt spray blocks the sonic path, the sonic anemometer will not be able to make measurements. The same is true if a thick layer of salt is deposited on the transducer faces.

  9. Can the CSAT3A, CSAT3AH, CSAT3B, or CSAT3BH be used in low-speed conditions, such as less than 5 cm/s? If so, what are the resolution and accuracy at these low speeds?

    The sonic anemometer offset specification is ±8 cm/s. Therefore, it cannot be used in an application where the expected wind speed is in the range of ±5 cm/s.

  10. What is the natural frequency of the CSAT3A, CSAT3AH, CSAT3B, or CSAT3BH?

    100 Hz.

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