波(bo)文比(bi)觀測系(xi)統(tong)

能量平(ping)衡-波文比(bi)法（EBBR）是指通(tong)過測量(liang)凈輻射、土壤(rang)熱(re)通(tong)量(liang)以(yi)及溫(wen)度差(cha)和(he)水(shui)汽(qi)壓(ya)差(cha)，求出(chu)潛(qian)熱(re)和顯熱(re)通(tong)量(liang)的(de)壹(yi)種方(fang)法(fa)。測量(liang)系(xi)統(tong)主要由四部分組(zu)成：數據(ju)采(cai)集(ji)器、高(gao)精(jing)度傳感器、自(zi)動(dong)換位(wei)系(xi)統(tong)和自動(dong)切(qie)換系(xi)統(tong)。其中，數據(ju)采(cai)集(ji)器是(shi)通(tong)過采(cai)集(ji)和存(cun)儲(chu)凈輻射和(he)土壤(rang)熱(re)通(tong)量(liang)等(deng)；通(tong)過自(zi)動(dong)換位(wei)測定系(xi)統(tong)采集(ji)和存(cun)儲(chu)的溫(wen)度和(he)濕(shi)度差(cha)，以(yi)及對(dui)自(zi)動(dong)換位(wei)裝(zhuang)置的(de)觸發(fa)換位(wei)控制；

英(ying)國物理(li)學(xue)家Bowen（1926）在(zai)研(yan)究自(zi)由(you)水面(mian)的能量平(ping)衡時提(ti)出能量平(ping)衡-波文比(bi)法（Energy Balance-Bowen Ratio,EBBR），利(li)用水面(mian)與空(kong)氣(qi)間的(de)亂(luan)流交(jiao)換熱(re)量(liang)（顯熱通(tong)量(liang)H）與(yu)自(zi)由水面(mian)蒸(zheng)發(fa)水(shui)汽(qi)的(de)耗(hao)熱(re)（潛(qian)熱(re)通(tong)量(liang)LE）之比(bi)，並結合(he)能量平(ping)衡公式，求得(de)顯(xian)熱(re)通(tong)量(liang)和(he)潛(qian)熱通(tong)量(liang)的(de)方(fang)法(fa)。

Bowen比(bi)推導公(gong)式如(ru)下： 

其中，β為波文(wen)比(bi)，Kh和Kq分別(bie)為水、熱(re)湍流(liu)交(jiao)換系(xi)數（假(jia)設(she)Kh Kq）；為濕球(qiu)常數，0.665（kPa/℃）；L為蒸(zheng)發(fa)潛(qian)熱(re)系(xi)數，2.45（MJ/kg）；Cp為比(bi)氣(qi)體常(chang)數；為溫(wen)度差(cha)（可用實測溫(wen)度差(cha)代替(ti)）； 為兩個(ge)不同(tong)觀(guan)測層(ceng)間(jian)的水汽(qi)壓(ya)差(cha)。

通(tong)過換位(wei)技(ji)術(shu)，消(xiao)除(chu)由測量(liang)儀(yi)器本身產生(sheng)的(de)系(xi)統(tong)誤差(cha)，從(cong)而(er)使波(bo)文比(bi)的測量(liang)計算精(jing)度有(you)較(jiao)明(ming)顯的(de)提(ti)高。對(dui)兩個(ge)溫(wen)濕(shi)度傳感器在(zai)壹(yi)個(ge)換位(wei)周(zhou)期(qi)的(de)兩組(zu)測量(liang)值(zhi)之差(cha)取(qu)平(ping)均(jun)值(zhi)，以(yi)消除(chu)系(xi)統(tong)誤差(cha)，提(ti)高波(bo)文比(bi)的測量(liang)精(jing)度。

系(xi)統(tong)組(zu)成

1)CR3000數據(ju)采(cai)集(ji)器

*大(da)掃描速(su)率(lv)：100Hz

模擬輸入通(tong)道(dao)：28個(ge)單(dan)端(duan)或14對(dui)差(cha)分(fen)

脈沖計數器(qi)：4個(ge)

開關激(ji)光(guang)通(tong)道(dao)：4個(ge)電壓(ya)激(ji)發(fa)，3個(ge)電流(liu)激(ji)發(fa)

數字(zi)控制端(duan)口(kou)：3個(ge)SDM, 8個(ge)I/O或4個(ge)RS-232

通(tong)訊(xun)/數據(ju)存(cun)儲(chu)端(duan)口(kou)：1個(ge)CS I/O,1個(ge)RS-232,1個(ge)並行(xing)外圍(wei)設(she)備

輸入電(dian)壓(ya)範(fan)圍(wei)：±5Vdc

模擬電(dian)壓(ya)測量(liang)精(jing)度：±（0.04%讀(du)數+偏(pian)移(yi)量），0～40℃

模擬分(fen)辨率(lv)：0.33μV

模擬/數字(zi)轉(zhuan)換位(wei)數：16位(wei)

操作溫(wen)度：-25～50℃（標(biao)準）；-40～85℃（低(di)溫(wen)擴展）

內存(cun)：2MB用於運(yun)行系(xi)統(tong)，4MB用於CPU、程(cheng)序(xu)及數據(ju)存(cun)儲(chu)

供電要求：10～16VDC

功耗(hao)：2mA(休(xiu)眠狀態(tai))，3mA(1Hz采(cai)樣(yang)頻率(lv))，10mA(100Hz采(cai)樣(yang)頻率(lv))

可支(zhi)持(chi)的通(tong)信(xin)協(xie)議(yi)：PakBus,Modbus, DNP3,SDI-12,SDM

可支(zhi)持(chi)的互(hu)聯網協(xie)議(yi)：FTP, HTTP, XML POP3, SMTP, Telnet, NTCIP, NTP

2）HC2A-S3 空氣(qi)溫(wen)濕(shi)度傳感器

HC2A-S3是由瑞(rui)士Rotronic公司(si)生(sheng)產(chan)的(de)溫(wen)度和(he)濕(shi)度壹(yi)體(ti)式探頭，是壹種準確(que)度高(gao)、堅實、耐用的可適(shi)用於野(ye)外長(chang)期觀(guan)測的(de)溫(wen)濕(shi)度傳感器。該傳感器配(pei)有(you)壹個(ge)聚乙烯(xi)過濾器(qi)，用來防(fang)止灰塵(chen)和微(wei)粒進(jin)入(ru)，保證了(le)傳感器測量(liang)的(de)*性和(he)可靠性。在(zai)配(pei)備聚四氟乙烯(xi)（特(te)氟龍(long)）的(de)過濾器(qi)後(hou)，HC2A-S3雖(sui)在(zai)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)方(fang)面(mian)略有(you)下降（≤30s），但(dan)可大(da)幅(fu)提(ti)高環境適應(ying)性，能夠在(zai)海洋等(deng)高(gao)鹽(yan)分、高濕(shi)度環境下正(zheng)常使(shi)用。
主要技術(shu)參數

溫(wen)度量(liang)程(cheng)：-40～60℃（出廠(chang)標(biao)定量(liang)程）；-50℃～100℃（溫(wen)度極限範(fan)圍(wei)）  

溫(wen)度精(jing)度：±0.1℃（@10～30℃）

相對濕(shi)度量(liang)程(cheng)：0～99%RH
相對濕(shi)度精(jing)度：±0.8%RH（@10～30℃）
長(chang)期穩(wen)定性：＜1%RH/年(nian)
供    電：3.3～5Vdc

3）NR01四分量凈輻射傳感器

測量(liang)參數：向(xiang)上(shang)的(de)長(chang)波輻射，向(xiang)下的長(chang)波輻射，太陽(yang)總(zong)輻射，反(fan)射(she)太陽(yang)輻射、凈輻射

可選測量(liang)：反(fan)照率(lv)或太陽(yang)反射(she)比(bi)，天空溫(wen)度，日(ri)照時(shi)數和(he)表(biao)面(mian)溫(wen)度

短波輻射傳感器(SW)：

短波光(guang)譜範(fan)圍(wei)：285～3000nm

校準溯源(yuan)至(zhi)：WRR

校準不確(que)定性：＜1.8%

長(chang)波輻射傳感器(LW)：

光(guang)譜範(fan)圍(wei)：4500～40000 nm

校準溯源(yuan)至(zhi)：WISG

校準不確(que)定性：＜7%

溫(wen)度傳感器類型：Pt100（儀(yi)器自身溫(wen)度）

加熱器(qi)功率(lv)：1.5W @ 12VDC

操作溫(wen)度：-40～80℃

4）土壤(rang)熱(re)通(tong)量(liang)板(ban)

HFP01是世界(jie)上流(liu)行的土壤(rang)熱(re)通(tong)量(liang)測量(liang)傳感器，也可以(yi)通(tong)過墻(qiang)壁和建(jian)築物圍(wei)護(hu)結構(gou)進行測量(liang)。傳感器采(cai)用陶瓷(ci)/塑料(liao)復合材料(liao)本體，使總(zong)熱阻(zu)保持較(jiao)小(xiao)。傳感器非(fei)常堅固,性能穩(wen)定。它(ta)適用於在(zai)壹(yi)個(ge)位(wei)置長(chang)期測量(liang)，以(yi)及多(duo)個(ge)位(wei)置進(jin)行系(xi)統(tong)集(ji)成測量(liang)。

技術(shu)性能參數

測量(liang)參數：熱(re)通(tong)量(liang)

感應(ying)區(qu)域(yu)：8×10^-4m²

量   程 :  -2000～﹢2000W/m²

靈(ling)敏(min)度:  60×10^-6V/(W/m²)

傳感器熱(re)阻(zu)：71×10^-4K/(W/m²)

傳感器電(dian)阻(zu)範(fan)圍(wei): 1～4Ω

校準不確(que)定性：±3%（k=2）

工作溫(wen)度範(fan)圍(wei)： -30～70℃

IP防(fang)護(hu)等(deng)級(ji)：IP67

5）03002風速(su)風向(xiang)傳感器

操作溫(wen)度：-50～50℃

風速(su)測量(liang)

測量(liang)範(fan)圍(wei)：0～50m/s，陣風60m/s
精(jing)度：±0.5m/s

啟動(dong)風速(su)：1.1m/s

輸出信(xin)號(hao)：交(jiao)流正(zheng)弦波(bo)，每轉(zhuan)1個(ge)脈沖

風向(xiang)測量(liang)

量程： 0～360°（機械），0～352°（電(dian)子(zi)，8°開口）
精(jing)度：±5°

啟動(dong)風速(su)：1.3m/s

輸出信(xin)號(hao)：模擬電(dian)壓(ya)信號(hao)

供    電：電位(wei)計激(ji)發(fa)電(dian)壓(ya)*大(da)15VDC（03002）

6）TCAV平均土壤(rang)溫(wen)度傳感器

TCAV土壤(rang)平(ping)均(jun)溫(wen)度探頭采用E型（鎳(nie)鉻(ge)-康(kang)銅）熱電偶探頭，用於測量(liang)土壤(rang)表(biao)層以(yi)下6～8cm的土壤(rang)平(ping)均(jun)溫(wen)度，可測得(de)小(xiao)面(mian)積土壤(rang)的(de)垂直、水平(ping)兩個(ge)方(fang)向(xiang)的(de)平(ping)均(jun)溫(wen)度。每(mei)組(zu)探頭擁有2×2共4個(ge)平行(xing)探針(zhen)，每壹個(ge)探針(zhen)用於測量(liang)不同(tong)深度的(de)溫(wen)度。TCAV可與(yu)土壤(rang)熱(re)通(tong)量(liang)板(ban)和(he)土壤(rang)溫(wen)濕(shi)度傳感器配(pei)合(he)使用，從而(er)計算出總(zong)土壤(rang)熱(re)通(tong)量(liang)。

技術(shu)性能參數

傳感器類型：鎳(nie)鎘-康(kang)銅熱電偶
典型輸出：60μV/℃

重量(liang)：0.45kg（含15.24m電(dian)纜(lan)）