METEK - USA1 - Alliance Technologies

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Capteur ultrasonique USA-1 Présentation de l'USA-1 Avantage du capteur ultrasonique Principe de mesure Spécifications Caractéristiques Options et récapitulatif		Anémomètre Ultrasonique 3D Les points forts : - précision et robustesse - option chauffage - option Calcul par le capteur des coefficients de turbulence.
L'’USA1, anémomètre ultrasonique de METEK est un capteur d’une très grande précision pour la mesure de vent ou de flux d’air en 3D. Il s’agit d’un capteur disposant de centaines de références et plus de 15 ans d’expériences. Les mesures se font sans pièces en mouvement avec un auto-test intégré et dans des conditions extrêmes, ses options chauffages lui permettent de résoudre automatiquement les problèmes de givre. Des options assurent également le calcul on-line des paramètres de turbulence ainsi que le prélèvement synchronisé de signaux analogiques externes. Deux modèles de base sont proposés : - l’USA1 BASIC - l’USA1 Scientific L’électronique de base de chaque version de capteur a été adaptée pour optimiser les options associés. L’USA1 Basic répond aux besoins de mesures typiques pour anémomètre 3D., le " scientific " assure en interne les mesures de turbulence, les calculs de covariance inter-paramètres et de coefficients de mesure ainsi que des options plus élaborées.

USA-1 Anémomètre Ultrasonique
	Evaluation complète du vent en 3D, Fonctionnement à long terme sans surveillance dû aux pièces non mobiles, Exécution fiable même sous des conditions atmosphériques extrêmes, Auto-test intégré, Capacité de dégivrage par le chauffage de la tête du capteur, Calcul on-line des paramètres de turbulence, Prélèvement synchronisé de signaux analogiques externes, Plage de mesure 0... 45 ou 60 m/s, Fréquence d’échantillonnage 0,1... 40 Hz , Sortie numérique (RS232 ou RS422) et/ou sorties analogiques, Choix entre valeur moyenne ou valeur instantanée, Procédure de calibration sur site.
Avantages du capteur ultrasonique USA-1 retour haut de page
	Les pièces mobiles des capteurs conventionnels posent souvent des problèmes dus aux mécanismes internes qui nécessitent un effort considérable de maintenance et de contrôle. En outre, les composantes verticales ou les rafales de vent conduisent à des écarts de mesure inacceptables. Les forces d’inertie du capteur contribuent également à ces erreurs (seuil de démarrage, vitesse anormalement excessive...). Depuis la commercialisation de l’USA-1, en 1992, le capteur a su démontrer son extraordinaire fiabilité en évitant les problèmes des capteurs conventionnels. En outre, sa remarquable flexibilité de pouvoir s’adapter à un large champ d’application est très appréciée des utilisateurs. De même, le capteur standard USA-1 offre les trois composantes du vent sous divers formats de données ainsi que la température (obtenue à partir de la vélocité du son). Le système peut être utilisé en mesure instantanée ou moyenne avec ajustement de la fréquence d’échantillonnage et de la durée des moyennes. Une correction azimutale pour l’orientation du capteur et la tête de mesure équipée en option d’un système de dégivrage positionne le capteur comme un outil facile d’utilisation à long terme pour le contrôle de l'écoulement des masses d’air même sous des conditions extrêmes. Le capteur peut être équipé d’une carte co-processeur pour le calcul on-line des variables de turbulence telles que variance, covariance, flux de chaleur, momentum et s’intégrer facilement à d’autres modèles temps réel de dispersion, par une interface RS232/422. Le plus haut niveau de performance est atteint lorsque l’extension Entrée Analogique est intégrée au système. L’échantillonnage des données externes est synchronisé avec les mesures ultrasoniques évaluant de ce fait les données brutes ou moyennes dans la version standard ou même le flux vertical des quantités externes mesurées si la carte Turbulence est utilisée (exemple : vapeur d'eau, ozone...).
Principe de Mesure retour haut de page
	Des impulsions ultrasoniques de courtes durées ( 5 ms ) sont échangées sur trois directions différentes grâce à des sondes acoustiques qui peuvent être Emetteur ou Récepteur. Les sondes sont disposées sous la forme de deux anneaux superposés et dont la forme aérodynamique procure une réduction significative de la distorsion d’écoulement de la masse d’air. Le système mesure pour chacune des trois directions le temps de propagation du train d'impulsion ( 35KHz ) puis détermine les trois composantes du vent correspondantes ( x, y, z ). A partir de ces composantes, la vitesse et la direction du vent peuvent être calculées ainsi que les fluctuations de la densité de l'air. Ces dernières sont essentiellement déterminées par les variations de température. La vélocité du son ne dépend pas seulement de la température mais aussi de l’humidité. Par conséquent, la mesure de température représente la température virtuelle. Du fait que le capteur ne possède aucune pièce en mouvement, ce dernier ne présente aucun facteur de vieillissement au niveau de son réglage, ou d'imprécision de mesure due à des contraintes mécaniques telles que des faiblesses de roulement à billes. De plus, il conserve toutes ses fonctionnalités sous des conditions climatologiques hivernales sévères grâce à son système de dégivrage.
Spécifications retour haut de page
	Mode d’exécution en données brutes ou moyennes. Variables capteur standard x, y, z et T ou vitesse, direction, composante z et T ou Temps de propagation sur les intervalles de mesure x, y, z. Vitesse 0... 50 m/s, direction 0... ° 360, température -30... +50 °C, fréquence d’échantillonnage 0,1... 20 hertz (version rapide 0,1... 50 hertz ). Entrées analogiques (option, bit 12) 2 x Pt-100 -50... +50 °C, 6 entrées en tension de -10... +10 V, 2 entrées TTL de comptage. Transfert de données RS 232 / (option RS 422) / (option analogique 12 bits, 0... 10 V). Longueur des câbles : Câble RS 232 (standard) 12 m Câble RS 422 (option) maximum 1200 m Câble d’alimentation 12 m.
Caractéristiques USA-1 standard retour haut de page

Plage de mesure
	Vitesse du vent.......................................	0 à 45 m/s (60m/s)
	Composante du vent...............................	-45 à +45 m/s
	Direction du vent....................................	0 à 360°
	Direction du vent (avec hystérésis).........	0 à 540°
	Température...........................................	-30 à +50 °C
Résolution de la mesure
	Vitesse du vent.......................................	± 0,05 m/s
	Composante du vent...............................	± 0,02 m/s
	Direction du vent....................................	± 1 °
	Température...........................................	± 0,01 °K
Résolution de la période de mesure
	Fréquence d'échantillonnage....................		0,004 à 20 Hz
	Moyenne sur un intervalle de temps		1 à 3600 sec
	Moyenne sur un nombre d’échantillon		1 à 65535 échantillons
Orientation du capteur
	Correction de l'azimut.............................		0 à 360°
Format des données sur la sortie numérique
	Composantes x, y, z et température
ou	Vitesse, direction, composante z et température
ou	Temps de propagation sur les trois composantes
Traitement des données
	Mesure instantanée
	Moyenne sur un intervalle de temps ou un nombre d’échantillon de mesure
Sorties séries
	Sortie série RS232 ( 300...19200 bauds ) ou RS422 ( option )
	Protocole BCC
	Protocol NMEA
Consommation
	Capteur standard.....................................		2,5 W
	sans dégivrage et SF<1000......................		1,5 W
	Option dégivrage.....................................		50 W

Encombrement - Poids VOIR SCHEMA DE L'USA 1 standard SCHEMA DE L'USA 1 avec coffret déporté
	Entraxe transducteurs..............................		180	mm
	Tête de mesure ( Æ x hauteur )...............		320 x240	mm
	Tige support............................................		270	mm
	Coffret électronique................................		120 x 120 x 120	mm
	Tube fixation ( Æ int / Æ ext x hauteur )		40 / 60 x 120	mm
	Poids capteur..........................................		3	kg

Options Récapitulatif retour haut de page

Les options en fonction du modèle

Version	USA1 "Basic"	USA1 "Scientific"
extension de la gamme de mesure 0 - 60 m/s	ok	ok
Extension 4 sorties analogiques 0-10V	ok	ok
Extension 4 sorties analogiques 4-20mA (en version Scientific, nécessite l’option boîtier séparé)	ok	ok
séparation du boitier electronique		ok
calcul de la turbulence		ok
chauffage 50W	ok	ok
chauffage 100W	ok	ok
Extension 6 entrées analogiques, 2 PT100 et 2 Compteurs		ok
Extension 6 entrées analogiques et 2 compteurs		ok
résolution 16 bits pour les entrées analogiques (nécessite l'option entrée analogique)		ok
Version marine	ok	ok
caisse de transport	ok	ok
caisse de transport (boitier séparé)		ok

1

Capteur Ultrasonique USA-1 pour les mesures de direction du vent, vitesse du vent, composantes cartésiennes (x, y, z) et température. La restitution des données peut être instantanée ou traitée sous forme de moyenne. Cette dernière est calculée soit sur une unité de temps, soit sur un nombre d'échantillon.
La température est dérivée de la vitesse du son et comparée à la température virtuelle.
Le capteur est fourni avec 12m de câble

Plage de mesure

vitesse du vent
direction du vent
composantes cartésiennes
température

0-45m/s (60 m/s en option)
0-360 degré
-60 à +60m/s
-30 à +55°C

Conditions d'utilisation

-40 à +60°C

0 à 60 m/s

Fréquence d'échantillonnage

ajustable

1/300 à 20Hz
max 20Hz pour valeurs instant.

Intervalle de traitement

ajustable

1 à 65535 échantillons ou
1 à 3600 sec
ou valeurs instantanées

Résolution

vitesse

direction
composantes x, y, z
température

0,02 m/s pour mesures instant.
0,01 m/s pour moyennes
1 degré
0,01 m/s
0,01 °C

Précision

pour une vitesse de 1m/s
pour une vitesse de 4m/s
pour une vitesse de 10m/s
pour 20m/s< FF < 50m/s

± 10 degrés, ± 10 cm/s
± 3 degrés, ± 15 cm/s
± 2 degrés, ± 30 cm/s
± 2 degrés, ± 2%

Communication

RS232 de 300 à 19200 Baud
jusqu'à 38400 Baud avec processeur rapide

RS422

Format de données

ASCII ou NMEA

Sortie des données

Asynchrone ou synchronisé sur horloge

Alimentation

9 à 36VDC
24VDC avec option chauffage

Capteur Ultrasonique USA-1 avec modification de la tête de mesure
Les 6 transducteurs sont maintenus à l'aide de trois barres extérieures positionnées à 0°, 120° et 240°. Les spécifications techniques restent identiques au modèle précédent .Ce capteur est recommandé pour des conditions d'utilisation extrêmes
       Attention, cette version n'est plus disponible en standard

2

Coffret électronique déporté : option utilisable avec les deux types de capteur

3

Option extension à 4 sorties analogiques 0-10V : résolution 12bits, utilisable soit pour les 3 composantes x, y, z et la température, soit pour la vitesse horizontale, la direction horizontale, la vitesse verticale et la température. A la demande du client, les sorties peuvent être ajustées à
0-2,5VDC ou 0-5VDC

4

Option extension à 4 sorties analogiques 4 – 20 mA ( 0mA = données invalides ) : cette option convertit le signal analogique 0-10V en boucle de courant. Adaptation idéale pour transfert sur longue distance. La boucle de courant 0 – 20mA est disponible sur demande.

5

Option système de chauffage 55W : Le capteur doit, dans ce cas, être alimenté en 24V. En mode automatique, le chauffage se met en marche pour une T°C < 4,5°C et se coupe pour T°C> 5,5°C.
On observe en arrière plan des capteurs givrés tandis que l'USA continue d'effectuer ses mesures.
voir programme Eumetnet

6

Option système de chauffage 100W : pour des conditions météorologiques extrêmes. L'ossature de la tête de mesure est en laiton.

7

Carte extension "Turbulence "avec mémoire interne de 1MB et sauvegarde d'horloge sur batterie : Cette extension est intégrée au coffret électronique et permet de calculer à partir des données brutes instantanées les paramètres de turbulence atmosphérique tels que les écarts types sur x, y, z et T- les covariances CO_xy, CO_yz, CO_xT, CO_xz, CO_yT, CO_zT – les composantes W-O et S-N – Monin Obukhov – rugosité de surface Cd – Flux de chaleur hf et mf

8

Option processeur rapide : la fréquence d'horloge est doublée ce qui augmente la fréquence d'échantillonnage.
max 50Hz pour un traitement de moyennes
max 40Hz pour un traitement de donnée instantanée

9

Carte 6 entrées analogiques, 2 compteur TTL et 2 PT100 : cette option inclut d'office l'option 1c "Coffret électronique déporté". Toutes les entrées sont réparties en 3 groupes. Un groupe est représenté par une ligne de données.
Groupe 1: 4 entrées analog. ± 10V résolution 12 Bit
Groupe 2 : 2 PT100 –30°C ...+50°C 4 fils et 2 entrées analog. ± 10V
Groupe 3 : 2 compteur TTL résolution 16 Bit
Les entrées analogiques peuvent être configurées, sur simple demande, en ± 5V ou ± 2,5V.
En fonction du nombre de groupe utilisé, la fréquence max. d'échantillonnage est réduite.
La lecture des entrées analogiques est synchronisée avec les mesures de l'USA-1.

11

Extension de 6 entrées analogiques et 2 compteurs TTL

12

Caisse de transport (flycase) pour USA-1



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1	Capteur Ultrasonique USA-1 pour les mesures de direction du vent, vitesse du vent, composantes cartésiennes (x, y, z) et température. La restitution des données peut être instantanée ou traitée sous forme de moyenne. Cette dernière est calculée soit sur une unité de temps, soit sur un nombre d'échantillon. La température est dérivée de la vitesse du son et comparée à la température virtuelle. Le capteur est fourni avec 12m de câble
	Plage de mesure	vitesse du vent direction du vent composantes cartésiennes température	0-45m/s (60 m/s en option) 0-360 degré -60 à +60m/s -30 à +55°C
	Conditions d'utilisation	-40 à +60°C	0 à 60 m/s
	Fréquence d'échantillonnage	ajustable	1/300 à 20Hz max 20Hz pour valeurs instant.
	Intervalle de traitement	ajustable	1 à 65535 échantillons ou 1 à 3600 sec ou valeurs instantanées
	Résolution	vitesse direction composantes x, y, z température	0,02 m/s pour mesures instant. 0,01 m/s pour moyennes 1 degré 0,01 m/s 0,01 °C
	Précision	pour une vitesse de 1m/s pour une vitesse de 4m/s pour une vitesse de 10m/s pour 20m/s< FF < 50m/s	± 10 degrés, ± 10 cm/s ± 3 degrés, ± 15 cm/s ± 2 degrés, ± 30 cm/s ± 2 degrés, ± 2%
	Communication	RS232 de 300 à 19200 Baud jusqu'à 38400 Baud avec processeur rapide	RS422
	Format de données	ASCII ou NMEA
	Sortie des données	Asynchrone ou synchronisé sur horloge
	Alimentation	9 à 36VDC 24VDC avec option chauffage
	Capteur Ultrasonique USA-1 avec modification de la tête de mesure Les 6 transducteurs sont maintenus à l'aide de trois barres extérieures positionnées à 0°, 120° et 240°. Les spécifications techniques restent identiques au modèle précédent .Ce capteur est recommandé pour des conditions d'utilisation extrêmes Attention, cette version n'est plus disponible en standard
2	Coffret électronique déporté : option utilisable avec les deux types de capteur
3	Option extension à 4 sorties analogiques 0-10V : résolution 12bits, utilisable soit pour les 3 composantes x, y, z et la température, soit pour la vitesse horizontale, la direction horizontale, la vitesse verticale et la température. A la demande du client, les sorties peuvent être ajustées à 0-2,5VDC ou 0-5VDC
4	Option extension à 4 sorties analogiques 4 – 20 mA ( 0mA = données invalides ) : cette option convertit le signal analogique 0-10V en boucle de courant. Adaptation idéale pour transfert sur longue distance. La boucle de courant 0 – 20mA est disponible sur demande.
5	Option système de chauffage 55W : Le capteur doit, dans ce cas, être alimenté en 24V. En mode automatique, le chauffage se met en marche pour une T°C < 4,5°C et se coupe pour T°C> 5,5°C. On observe en arrière plan des capteurs givrés tandis que l'USA continue d'effectuer ses mesures. voir programme Eumetnet
6	Option système de chauffage 100W : pour des conditions météorologiques extrêmes. L'ossature de la tête de mesure est en laiton.
7	Carte extension "Turbulence "avec mémoire interne de 1MB et sauvegarde d'horloge sur batterie : Cette extension est intégrée au coffret électronique et permet de calculer à partir des données brutes instantanées les paramètres de turbulence atmosphérique tels que les écarts types sur x, y, z et T- les covariances CO_xy, CO_yz, CO_xT, CO_xz, CO_yT, CO_zT – les composantes W-O et S-N – Monin Obukhov – rugosité de surface Cd – Flux de chaleur hf et mf
8	Option processeur rapide : la fréquence d'horloge est doublée ce qui augmente la fréquence d'échantillonnage. max 50Hz pour un traitement de moyennes max 40Hz pour un traitement de donnée instantanée
9	Carte 6 entrées analogiques, 2 compteur TTL et 2 PT100 : cette option inclut d'office l'option 1c "Coffret électronique déporté". Toutes les entrées sont réparties en 3 groupes. Un groupe est représenté par une ligne de données. Groupe 1: 4 entrées analog. ± 10V résolution 12 Bit Groupe 2 : 2 PT100 –30°C ...+50°C 4 fils et 2 entrées analog. ± 10V Groupe 3 : 2 compteur TTL résolution 16 Bit Les entrées analogiques peuvent être configurées, sur simple demande, en ± 5V ou ± 2,5V. En fonction du nombre de groupe utilisé, la fréquence max. d'échantillonnage est réduite. La lecture des entrées analogiques est synchronisée avec les mesures de l'USA-1.
11	Extension de 6 entrées analogiques et 2 compteurs TTL
12	Caisse de transport (flycase) pour USA-1