Ogródek meteorologiczny
Opiekun:
dr hab. inż. Marta Cebulska
e-mail: Marta.Cebulska@pk.edu.pl
tel: +48 12 628 2085
WIŚiE p. 103
Zakres pomiarowy laboratorium meteorologicznego – stanowiska pomiarowe, przyrządy opracowali: Marta Cebulska i Marek Bodziony.
Czujniki meteorologiczne znajdujące się w ogródku meteorologicznym przy budynku Houston. W budynku Houston znajduje się rejestrator i stanowisko komputerowe ze specjalistycznym oprogramowaniem do gromadzenia i przetwarzania danych.
W obrębie laboratorium meteorologicznego (ogródka meteorologicznego) znajduje się siedem stanowisk pomiarowych:
Zestaw do pomiaru temperatury przy gruncie, gruntu oraz pomiaru strumienia ciepła glebowego
Stanowisko 1
Pomiar temperatury przy gruncie, gruntu oraz pomiar strumienia ciepła glebowego, który możliwy jest poprzez zainstalowane od strony południowej z dala od klatki meteorologicznej czujniki temperatury powietrza przy gruncie (termometr minimalny) oraz gruntu na pięciu standardowych głębokościach (tj. na głębokości 5, 10, 20, 50 i 100 cm).
Specyfikacja techniczna czujnika temperatury gruntu.
Ceramiczny czujnik temperatury gruntu Pt100 odznacza się:
- dużym zakresem pomiarów tj. od -50 do +60 ºC,
- lepszą dokładnością pomiarów niż ± 0,1 ºC (w temperaturze 0 ºC),
- czułością min. 0,4 W/ºC.
Specyfikacja techniczna czujnika (z automatyczną kalibracją) do pomiaru strumienia ciepła glebowego.
Czujnik do pomiaru strumienia ciepła glebowego odznacza się:
- znacznym zakresem pomiarów tj. od -30 do +70 ºC,
- grubością czujnika do 5 mm,
- niewielką średnicą tj. 80 mm,
- dokładnością do ± 3% odczytu.
POLOWA CZĘŚĆ LABORATORIUM HYDRAULICZNEGO
Zestaw do pomiaru promieniowania słonecznego oraz usłonecznienia
Stanowisko 2
Skład zestawu stanowią heliograf oraz czujnik do pomiaru usłonecznienia (heliometr), a także przyrządy do pomiaru promieniowania – bilansomierz z niezależnym pomiarem promieniowania padającego i odbitego (albedomierz).
Heliograf
Przyrząd służący do rejestrowania czasu bezpośredniego świecenia Słońca. Na polskiej sieci obserwacyjnej używa się heliografów systemu Campbell-Stokesa, którego zasadniczą częścią jest szklana kula o średnicy 9,6 cm. Światło słoneczne padające na kulę skupia się po przeciwnej jej stronie na pasku ze specjalnego kartonu i wypala na nim ślad, z którego wyznacza się czas świecenia Słońca czyli usłonecznienie.
Heliometr
Przyrząd do pomiaru promieniowania padającego i odbitego oraz pomiar usłonecznienia.
Specyfikacja techniczna czujnika do pomiaru promieniowania – bilansomierz z niezależnym pomiarem promieniowania padającego i odbitego (albedomierz):
- zakres spektralny: od 285 do 2800 nm,
- czułość: od 7 do 14 µV / W / m²,
- czas reakcji: ±5 s,
- zakres temperatur pracy: 40 °C do +80° C,
- maksymalne promieniowanie słoneczne: 1200 W/m2,
- pole widzenia: 180°.
Stanowisko do pomiaru wysokości opadów
Stanowisko 3
Stanowisko do pomiaru wysokości opadów składa się z dwóch telemetrycznych czujników wysokości opadów oraz detektora opadu, a także ze standardowego deszczomierza Hellmanna oraz pluwiografu. Detektor opadu umieszczono na maszcie w odległości 2,0 m nad poziomem terenu.
Deszczomierz Hellmanna
Przyrząd do pomiaru wysokości opadów atmosferycznych o powierzchni chwytnej 200 cm2, składa się z następujących części wykonywanych z blachy cynkowej:
- podstawy,
- odbiornika,
- zbiornika,
- wkładki,
- pokrywki.
Przyrząd przymocowuje się do słupka od strony północnej na takiej wysokości, żeby górna krawędź mosiężnego pierścienia u zbiornika deszczomierza znajdowała się na wysokości 1 m (nad pow. terenu) na posterunkach w terenie wzniesionym do 500 m n.p.m.
Specyfikacja techniczna czujnika wysokości opadów:
- typ obudowy: Hellmann,
- powierzchnia chwytna czujnika znajduje się na wysokości 1.0 m nad powierzchnią terenu,
- powierzchnia chwytna: 200 cm2,
- zakres pomiarowy: 0÷5 mm/min,
- rozdzielczość pomiaru: 0.1 mm,
- element aktywny: korytko wywrotowe,
- temperatura pracy: -30÷60°C.
Dodatkowe charakterystyki:
(1) Łatwa i szybka transmisja danych poprzez kable teletechniczne do rejestratora,
(2) duża dokładność odczytu,
(3) temperatura wnętrza – minimum 3 °C (± 0.5 °C),
(4) waga 3500 g.
Czujnik detekcji opadu
Specyfikacja techniczna detekcyjnego czujnika opadu:
- czułość detekcji: 0.05 cm2,
- temperatura pracy: -30÷60 °C,
- niska waga: 500 g.
Dodatkowe charakterystyki:
(1) Łatwa i szybka transmisja danych poprzez kable teletechniczne do rejestratora,
(2) prąd zasilania: 12 V DC, 5 mA ,
(3) napięcie grzania: 12 V AC lub 12 V DC.
Zestaw trzech standardowych klatek meteorologicznych z czujnikami oraz z przyrządami tradycyjnymi
Stanowisko 4
Zestaw trzech standardowych klatek meteorologicznych z czujnikami oraz z przyrządami tradycyjnymi (stanowisko 4), a także stanowisko w którym dokonuje się pomiaru temperatury i wilgotności powietrza na wysokościach; 2, 3, 4 , 8 m (stanowisko 6).
Przyrządy znajdujące się w klatkach meteorologicznych służą do pomiarów i ciągłej rejestracji temperatury oraz wilgotności powietrza. Na maszcie, o wysokości 10 m umiejscowione są czujniki do pomiaru temperatury i wilgotności powietrza w osłonach przeciwradiacyjnych.
Czujniki te znajdują się na wysokościach: 2.0; 3.0; 4.0 i 8.0 m nad powierzchnią terenu na
wysięgnikach przymocowanych do masztu.
Trzy standardowe klatki meteorologiczne z czujnikami oraz z „tradycyjnymi” przyrządami; w pierwszej klatce meteorologicznej umieszczono: termograf, higrograf, higrometr oraz psychrometr Augusta, kolejne zawierają: pojemnościowy czujnik wilgotności powietrza i oporowy cienkowarstwowy temperatury powietrza (HMP 155 Vaisala) jak również ceramiczny czujnik temperatury powietrza Pt100 (klatka środkowa) oraz psychrometr wentylowany, a także czujnik wilgotności powietrza i temperatury powietrza Hygroclip (klatka trzecia)
Klatka meteorologiczna:
tradycyjna wykonana z drewna o przybliżonych wymiarach wewnętrznych: szerokość – 75 cm, głębokość – 48 cm i wysokość – 48 cm. Ścianki klatki wykonane z podwójnych żaluzyjek, w których deseczki są nachylone względem poziomu pod kątem 45°. Dno klatki tworzą trzy deski, z których środkowa znajduje się o kilka cm wyżej od dwóch bocznych. Dach klatki posiada dwa podkłady: dolny (wewnętrzny) – jest ułożony poziomo i posiada szereg okrągłych otworów, zaś górny (zewnętrzny) – jest pochylony do tyłu klatki.
Akcesoria specjalistyczne do klatek meteorologicznych:
- termograf – rejestruje samoczynnie i w sposób ciągły przebieg temperatury powietrza,
- higrograf – urządzenie, które samoczynnie i w sposób ciągły rejestruje przebieg wilgotności względnej powietrza w postaci linii zwanej higrogramem,
- psychrometr Augusta – tworzą dwa termometry tzw. zwykły suchy i zwilżony,
- podziałka termometru zwykłego obejmuje zakres od –37 do +50 °C, a każdy stopień podzielony jest na pięć części, z których każda odpowiada 0,2 °C,
- higrometr – służy do wyznaczenia wilgotności względnej powietrza,
- pojemnościowy czujnik wilgotności powietrza i oporowy cienkowarstwowy czujnik temperatury powietrza (HMP 155 Vaisala),
- ceramiczny czujnik temperatury powietrza Pt100 w tym w osłonach przeciwradiacyjnych,
- psychrometr wentylowany – czujnik temperatury „suchy” i „zwilżony” ceramiczny Pt100, dla którego zakres pomiaru wynosi od -50 do 60 °C,
- czujnik wilgotności powietrza i temperatury powietrza Hygroclip – którego zakres pomiaru wilgotności powietrza stanowi od 0 do 100% RH, temperatura -50 do 100 °C.
Zestaw urządzeń do pomiaru widzialności powietrza
Stanowisko 5
Pomiar widzialności powietrza;
Czujnik widzialności powietrza umiejscowiony został na wysięgniku przymocowanym do masztu na wysokości 2 m, dla którego zakres pomiaru widzialności wynosi od 10 do 2000 m.
Specyfikacja techniczna czujnika widzialności powietrza:
- Rozpoznawanie minimum 4 różnych typów opadu (deszcz, mżawka, śnieg, deszcz lodowy).
- Rozpoznawanie m.in. mgły, gęstej mgły, dymu, piasku.
- Temperatura środowiska pracy: od – 40 do 55 °C.
- Wilgotność środowiska pracy: od 0 do 100 %.
Dodatkowe charakterystyki:
(1) Łatwa i szybka transmisja danych poprzez kable teletechniczne do rejestratora.
(2) prąd zasilania: 12 V do 50 V DC.
(3) zasilanie z rejestratora.
Gradientowy pomiar temperatury i wilgotności powietrza
Stanowisko 6
Gradientowy pomiar temperatury i wilgotności powietrza na wysokościach; 2, 3, 4, 8 m odbywa się z uwzględnieniem czujników wilgotności powietrza i temperatury powietrza, które znajdują się w osłonach antyradiacyjnych. Czujniki te znajdują się na wysięgnikach przymocowanych do masztu.
Zestaw urządzeń do pomiaru kierunku i prędkości wiatru
Stanowisko 7
Pomiar kierunku i prędkości wiatru. Przyrządy pomiarowe zlokalizowane są na maszcie metalowym o wysokości 10 m. Konstrukcja masztu jest uziemiona i zabezpiecza pracę czujników przed skutkami zjawisk atmosferycznych (np. wyładowanie atmosferyczne). Stanowisko wyposażono w przyrządy: ultradźwiękowy anemorumbometr, czujnik kierunku wiatru – rumbometr, czujnik prędkości wiatru – anemometr czaszowy.
Specyfikacja techniczna czujnika kierunku wiatru (rumbometr):
- wysokość montażu: 10 m,
- zakres pomiarowy: 0÷360°,
- dokładność pomiaru: 1°,
- wyjście cyfrowe,
- 1/64 kąta pełnego wyjście w 6 bitach w kodzie Grey’a,
- dokładność odczytu: 1°,
- sygnał wyjściowy- kod Grey’a,
- napięcie zasilania: 12 V DC,
- prąd zasilania: 15÷45mA,
- zasilacz: połączenie kablowe – zasilanie z rejestratora i odbiór sygnału przez rejestrator
Specyfikacja techniczna czujnika prędkości wiatru (anemometr czaszowy):
- wysokość montażu: 10 m,
- zakres pomiarowy- 0 ÷ 40°,
- dokładność pomiaru: 0,5 m/s,
- wyjście cyfrowe,
- dokładność odczytu: 0,1 m/s,
- próg zadziałania < 0.5 m/s,
- element aktywny wirnik czaszowy,
- prąd zasilania: 1,6mA (4÷20mA),
- temperatura pracy: -30÷+60°C
- zasilacz: połączenie kablowe – zasilanie z rejestratora i odbiór sygnału przez rejestrator
Dane są przechowywane na serwerach firmy TRAXELEKTRONIK oraz na serwerze GiGW. Na bieżąco można monitorować zmiany parametrów meteorologicznych, gdyż dostęp do danych jest on-line
