• BLS系列大孔径闪烁仪

    时间:2017-11-03 17:26

    系统简介
    德国SCINTEC公司是世界上应用光闪烁法进行区域大气湍流状态及通量测量的最专业的公司之一,是欧洲气象年会、美国气象年会等相关领域会议的长期赞助商。SCINTEC公司的BLS系列大孔径闪烁仪采用了独特的面发射光源、双接收器等专利技术,是目前同类产品中设计最先进、测量结果最可靠的大孔径闪烁仪。
    大孔径闪烁仪发射的光源信号在大气传播过程中,由于受到大气湍流的影响,发生散射,散射后的光强被接收器所接收,通过接收到光强信号的波动计算空气折射率指数的结构参数(Cn2);结合微气象学原理可测量沿着发射器到接收器之间光径上的区域平均大气湍流及感热通量;并可利用能量平衡法计算区域潜热通量。
    应用领域
    主要应用于农田、草地等下垫面条件的相关环境研究。
    系统特点
    可野外长时间连续测量大面积感热与潜热通量;
    坚固耐用,操作简单,无需专业人员;
    独特的面光源专利技术,野外远距离对准极为方便;
    测量对仪器安装塔的晃动不敏感,显著提高测量精度;
    双接收器专利技术,可自动判断发射器与接收器对准状态,显著提高测量精度;
    特有的背景光测量修正技术,显著提高测量精度;
    独特的数据质量控制及诊断软件,方便非专业人员对测量数据后期分析。 
    系统参数
    BLS系列大孔径闪烁仪一般参数
    型号 BLS450 BLS900 BLS2000 说明
    发射器光源面个数 1 2 2  
    发射器宽发射角 容易对准
    背景修正功能 提高精度
    湍流饱和修正 提高精度
    吸收及外尺度影响修正 提高精度
    侧风测量功能 125Hz发射频率
     
    测量范围(m)
    500~6000
    100~3000
    (缩小孔径)
    500~6000
    100~6000
    (缩小孔径)
    1000~12000
    500~700
    (缩小孔径)
     
    取决于能见度
     
    BLS系列大孔径闪烁仪发射器参数
    参数 BLS450 BLS900 BLS2000 说明
    LED光源个数 444 888 1756 近红外
    辅助LED个数 18 36 68 红光,判断发射器工作状态
    光源功率 7.5W 15 W 28 W  
    主激光LED波长 880nm Δλ=±20
    光源发散角 16°  
    脉冲重复速率(PRR) 1、5、25、125Hz PRR可选
     
    功耗
    2、4、7、30 W 2、4、14、60W 4、12、36、156W PRR=1、5、25、125Hz
    体积 180×180×135mm 364×180×135mm 590×330×170mm  
    重量 4.5 kg 8.5 kg 22 kg  
    BLS系列大孔径闪烁仪接收器参数
    参数 BLS450 BLS900 BLS2000
    镜头 平凸透镜 平凸透镜 菲涅耳透镜
    视场角 8 mrad 8mrad 7.5mrad
    体积 610×310×160mm 610×320×160mm 610×420×270mm
    重量 7.6 kg 7.6 kg 19 kg
    BLS系列大孔径闪烁仪数据处理及存储单元(SPU)参数
    参数 BLS450 BLS900 BLS2000 说明
    采集时间 1~3600 s 推荐1~15min
    存储容量 6GB,2年左右(1分钟采样频率)  
    数据输出端口 Ethernet 以太网,RS232串口 ACSII
    工作温度 -35~50℃  
    工作电压 12VDC  
    重量 8 kg  
    体积 330 ×230 ×180 mm  
    功耗 16 W  
    系统组成
    组成 名称 型号 数量
    系统主机 发射器 Transmitter Unit 1
    接收器 Receiver Unit 1
    数据处理及存储单元(SPU) Signal Processing Unit 1
    数据采集器 RR-1016 1
    传感器 空气温湿度 AV-10TH 2
    风速 AV-30WS 2
    风向 AV-30WD 1
    气压 AV-410BP 1
    净辐射 AV-71NR 1
    土壤热通量 AV-HFT3 2
    土壤温度(可选,5、10、15、20、40cm) AV-10T 5
    土壤湿度(可选,5、10、15、20、40cm) AV-EC5 5
    附件 无线传输模块 DTU3G 1
    无线传输模块(气象) DTU900C 1
    太阳能供电系统(128W太阳能板、100AH电池、电池防护箱、控制器及安装附件) SP128WR 3
    太阳能供电系统(20W太阳能板、12AH电池、控制器及安装附件)(气象) SP20WR 1
    防护机箱(安装SPU) ENC30 1
    防护机箱(安装数据采集器)(气象) ENC10 1
    安装支架(2米安装三角架(用于闪烁仪的发射和接收)BLS450/900专用) Tripod 2
    安装支架(三角支架)(气象) TP3 1
    专用软件(匹配通量计算软件,包括大孔径闪烁仪、气象数据、涡度相关等数据的预处理) RR-BLS 1
    软件包(数据采集软件、无线传输下载软件等)(气象) RR-DATA 1
     
    应用案例
    西藏那曲、青海阿柔、甘肃、江西千烟洲、河南济源、山东聊城、北京密云、新疆、内蒙草原等。
    图a国内BLS系列大孔径闪烁仪分布
    图b BLS450测量H与涡度测量结果比较(草地下垫面,青海阿柔;光径长度:2390米,高度11.5米;引:王维真,2010)
      
    重庆气象局江津农事站  光径长度:550米,架设高度:10米  建站时间:2013年
      
    内蒙希拉穆仁草原站  光径长度:811米,架设高度:1.5米  建设时间:2013年
     
    河北廊坊农田站  光径长度:520米,架设高度:6米  建设时间:2012年
     
    相关文献
    1.Kleissl J,Watts CJ,Rodriguez JC, Naif S,VivoniER.2009.Scintillometer intercomparison study-continued. Boundary-Layer Meteorol,130(3):437–443.
    2.Zeweldi D A, Gebremichael Mekonnen, Wang Junming, et al. 2009.Inter comparison of sensible heat flux from large aperture scintillometer and eddy covariance methods: Field experiment over a homogeneous semi-arid region.Boundary-Layer Meteorology,doi 10.1007/s10546-009-9460-9.
    3.S. M. Liu, Z. W. Xu1, W. Z.Wang, Z. Z. Jia, M. J. Zhu, J. Bai, J. M.Wang.2011.A comparison of eddy-covariance and large aperture scintillometer measurements with respect to the energy balance closure problem. Hydrol. Earth Syst. Sci., 15, 1291–1306.
    4.雷慧闽,杨大文,刘钰. 灌区不同空间尺度显热通量测定方法的对比分析.水利学报,2011(2):136-142。
    5.刘绍民,李小文,施生锦,徐自为等.大尺度地表水热通量的观测、分析与应用.地球科学进展,2010(11):1113-1127。
    6.张劲松,孟平,郑宁,黄辉等.大孔径闪烁仪法测算低丘山地人工混交林显热通量的可行性分析,地球科学进展,2010(11):1283-1290。
    7.王维真,徐自为,李新,王介民等.大孔径闪烁仪在黑河流域的应用分析研究.地球科学进展,2010(11):1208-1216。
    8.李远,孙睿,刘绍民等.大孔径闪烁仪观测数据在陆面模式验证中的应用初探.地球科学进展,2010(11):1237-1247。
    9.刘雅尼,辛晓洲,柳钦火等.基于多尺度遥感数据估算地表通量的方法及其验证分析.地球科学进展,2010(11):1261-1272。