UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ”
PPG EM FÍSICA DO AMBIENTE AGRÍCOLA
LCE 5702 - MÉTODOS INSTRUMENTAIS DE ANÁLISE
FÍSICA DO AMBIENTE
ANEMÔMETRO SÔNICO
Greice Ximena S. Oliveira
Prof. Dr. Luiz Roberto Angelocci
Piracicaba
Junho de 2005
OBJETIVO
Estudos de “Correlação de Turbilhões” e de
pesquisas que requerem medidas de turbulência e
movimento do ar com alto grau de precição.
PROBLEMA
Achar a correlação entre as flutuações de
velocidade de vento verticais com a temperatura,
umidade do ar e gás carbônico, para determinar o
fluxo de calor sensível e latente, bem como fluxos
de CO2.
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - APRESENTAÇÃO
Figura 1. Anemômetro sônico (CSAT3) instalado no
campo.
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - GENERALIDADES
 Medida: velocidade do vento
 Mais caro que o anemómetro de hélices ou caneca
 Maior precisão
 Não requer manutenção mecânica
 Problemas de medida quando ocorre precipitação
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - APRESENTAÇÃO
CSAT3: anemômetro
(Campbell Scientific Inc.)
sônico
tridimensional
Medida: velocidade do vento e a velocidade do
som em três eixos ortogonais.
A partir destas medidas, a velocidade do vento
ortogonal e a temperatura sônica, podem ser
computadas.
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO
Figura 2. Anemômetro
sistema de coordenação.
sônico
(CSAT3)
e
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - APLICAÇÕES
 Usado em aplicações de correlação de
turbilhões, mede as flutuações turbulentas do
vento na horizontal e vertical.
A partir das flutuações turbulentas do vento,
calcula-se o fluxo e a velocidade de fricção.
 CSAT3 pode ser apenas usado para medir a
velocidade média do vento na horizontal e sua
direção.
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - TÉCNICA
Princípio de operação: requer a interface da
freqüência de pulsos que são enviados por um
comprimento
curto
conhecido
(pares
de
transductores sônicos)
 t entre a transmissão inicial de ondas do som
pelo fluxo do ar e seu retorno é uma função direta
da velocidade do ar ao longo do caminho
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - TÉCNICA
2U cos
t  2
2
(c  U )
Onde: L  comprimento de caminho acústico
  ângulo do vento
U  velocidade do vento
c  velocidade do som
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - ESPECIFICAÇÕES
 Velocidade do vento é transformada
componentes ortogonais: ux, uy, e uz
em
 Configuração: uma única medida por gatilho ou
medidas múltiplas (oversampled).
 Temperatura operacional: - 30° a + 50°C
 Voltagem: 10 a 16 VDC
Dimensões: 47,3 cm (l) x 42,4 cm (h)
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - ESPECIFICAÇÕES
 Resolução: 0,03ms-1
 Intervalo operacional: 0 a 30ms-1
Constante de tempo: 0,01s
 Velocidade do som x Temperatura: varia de 360
ms-1 a 50oC a 300ms-1 a -50oC
Taxa de medida: programável de 1 a 60 Hz.
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO - DADOS DE SAÍDA
Os dados de saída podem ser armazenadas em
SDM, R232, ou saída a analógica
DIGITAL SDM Baud rate:33,3K (max), Data
type: 2 byte
DIGITAL RS-232 Baud rate:9600, Data
type: 2 byte
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
ANEMÔMETRO SÔNICO
Figuras 3 e 4. Anemômetro sônico, Higrômetro e
Termopar.
EQUIPAMENTO A SER UTILIZADO
Eddy Covariance System
Figura 5. Datalogger
CR5000 ou CR1000,
CSAT3 Anemômetro
Sônico,
Higrômetro
CS7500
FW05
Termopares finos e
Analisador de gases.
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
Campbell Scientific Inc, CSAT3 Three Dimensional Sonic
Anemometer, disponível em www.campbellsc.com, maio de
2005.
DeFelice T. P. An Introduction to Meteorological
Instrumentation na Measurement, Spring-Verlag New
York Inc.: 1998, 229p.
Fritschen
L.
J.,
Gay
L.
W.,
Envairomental
Instrumentation, Spring-Verlag New York Inc.:1979.
Guyot G. Climatologie de L’environnement, Cours et
exercices corrigés, DUNOD, 2 ed., Paris: 1999
OBRIGADA PELA ATENÇÃO
Greice Ximena S. Oliveira
Doutoranda em Física do Ambiente Agrícola
ESALQ/USP
[email protected]