この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序文
ISO (国際標準化機構) は、国家標準化団体 (ISO メンバー団体) の世界的な連合体です。国際規格の作成作業は通常、ISO 技術委員会を通じて行われます。技術委員会が設立された主題に関心のある各会員団体は、その委員会に代表される権利を有します。政府および非政府の国際機関も ISO と連携してこの作業に参加しています。 ISO は、電気技術の標準化に関するあらゆる事項について、国際電気標準会議 (IEC) と緊密に協力しています。
国際規格は、ISO/IEC 指令Part 3 部に規定されている規則に従って草案されています。
技術委員会の主な任務は、国際規格を作成することです。技術委員会によって採択された国際規格草案は、投票のために加盟団体に回覧されます。国際規格として発行するには、投票を行った加盟団体の少なくとも 75% による承認が必要です。
この国際規格の要素の一部が特許権の対象となる可能性が注目されています。 ISO は、かかる特許権の一部またはすべてを特定する責任を負わないものとします。
ISO 16622 は、技術委員会 ISO/TC 146, 大気質、小委員会 SC 5, 気象学によって作成されました。
付属書 C は、この国際規格の規範部分を形成します。付録 A, B, および D は情報提供のみを目的としています。
導入
人為的汚染物質の拡散に影響を及ぼす人間の活動のほとんどは、地表から数十メートル以内にある大気の部分である表層 (SL) 内で発生します。 SL は、急勾配と、時間とともに変化する熱、湿気、運動量のフラックスによって代表されます。 SL を特徴付けるには、短い時間的および空間的スケールにわたって解決される 3 次元の流れと乱流の情報が必要です。この情報は、時間平均量としてだけでなく、SL 内で行われる生産、輸送、分散、散逸のプロセスに寄与する量の乱流変動としても提示されなければなりません。音速風速計/温度計 (以下では「音速」と略します) は、SL の特性評価に必要な測定値を取得するのに適した機器です。
ソニックは、超音波送信機/受信機のペアセットを含むトランスデューサーアレイと、トランスデューサーペア間の経路 (通常は 10 cm ～ 20 cm) を伝播する音波の伝播時間を測定するように設計された回路で構成されます。 3 次元配列は、水平および垂直の風成分と音速を分解し、そこから音速 (仮想) 温度を導き出すことができます。音速風速計は大気研究で数十年にわたって使用されてきましたが、最近の機器設計と信号処理の進歩と、大気分散モデルの高度化により、日常的な風速や風向の測定など、音速風速計の使用に対する需要が高まっています。ソニックには可動部品が含まれていないため、メンテナンスの負担が少なく、悪天候下でも運用できるという利点があります。これらの要因は、音響の商業的製造と、以下の性能測定と試験方法の国際規格の基礎を形成するいくつかの国家音響規格の草案を刺激しました。
この文書に示されている手順は、平均風速測定に使用される音響の受け入れテストの方法を定義します。この国際規格に適合するための最小要件には、無風室試験 (第 7 条)、風洞試験 (第 8 条)、および実地試験 (第 10 条) の正常な完了が含まれます。平均海抜 2,000 m を超える高度で音波を使用する場合は、圧力室テスト (第 9 条) が推奨されます。
1 スコープ
この国際規格は、異なる方向の経路に沿った音速の逆時間測定を使用する音速計/温度計の性能の試験方法を定義します。これは、無制限 (360°) 方位許容角内で風ベクトルの 2 つまたは 3 つの成分を測定する設計に適用できます。
2 規範的参照
以下の規範文書には、本文中の参照を通じてこの国際規格の規定を構成する規定が含まれています。日付が古い参照については、これらの出版物に対するその後の修正または改訂は適用されません。ただし、この国際規格に基づく協定の当事者は、以下に示す規範文書の最新版を適用する可能性を調査することが推奨されます。日付のない参照については、参照されている規範文書の最新版が適用されます。 ISO および IEC のメンバーは、現在有効な国際規格の登録簿を維持しています。
- ISO 5725-1, 測定方法と結果の精度 (真性と精度) — Part 1: 一般原則と定義
- ISO 5725-2, 測定方法と結果の精度 (真性と精度) — Part 2: 標準測定方法の再現性と再現性を決定するための基本方法
- ASTM D5741-96, 風向計と回転風速計を使用した地表風の特性評価の標準手法
- WMO CIMO, 1996 世界気象機関 (編)気象観測機器と観測方法のガイド。 WMO 第 8 号、第 6 版1996年、ジュネーブ
3 用語と定義
この国際規格の目的のために、次の用語と定義が適用されます。
3.1
配列
音響トランスデューサーを所望の幾何学的構成にサポートするための機械的構造
3.2
配列対称角
配列が対称となる角度距離
3.3
平均
ソニックの（選択された）平均間隔にわたる平均値
3.4
音波風速計/温度計
ソニック
音響送信機と受信機のセットを含むトランスデューサーアレイ、システムクロック、および音響パルスの送信と受信の間の時間間隔を測定するマイクロプロセッサ回路から構成される機器
3.5
音の道
一対のトランスデューサ間の経路
3.6
システム遅延
電子的に検出された総伝播時間と通過時間の差
注記 1:送信信号の電子的生成と受信信号の電子的検出の間の時間は、トランスデューサと電子回路を通る伝播時間のため、通過時間よりも長くなります。
3.7
通過時間
音波面が一対のトランスデューサ間を伝播するのに必要な時間
3.8
乱気流レベル
乱気流の強さ
T i
(1)
どこ
| 'は平均からの偏差を示します。 |
例：
| あなたは | は瞬間風の成分です |
| は平均風の成分です。 |
3.9
ゼロオフセット
穏やかな空気中での音によって示される風速
参考文献
| 1 | Visher, SS, 1954: Climatic Atlas of the United States 、ハーバード大学出版局、ケンブリッジ USA, 403 ページ。 |
| 2 | Zhang, SF, JC Wyngaard, JA Businger, SPOncley, 1986 年: UW 音波風速計の応答特性、 J. Atmo Oceanic Technol .、 3, 315-323 |
| 3 | Foken, T. および S. Oncley, 1995: 地表フラックス測定の機器的および方法的問題に関するワークショップ、 Bull Am.メテオロール。ソック..、 67, 1191-1193 |
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| 6 | Hanafusa, T.、T. Fujitani, Y. Kobari, Y. Mitota, 1982: 現場操作用の新しいタイプの音波風速計温度計、Papers in Meteoそしてジオフィス。 、 33, 1-19 |
| 7 | ボブシェヴェロフ、MV および副社長ボロノフ、1960: Akustitscheskij fljuger.、 Iz SSSR さんへ。ジオフィズ。いいえ。 6, 882-88 |
| 8 | Kaimal, JC および JA Businger, 1963 年: 連続波音波風速計 - 温度計、 J. Appl.メテオロール。 、 ２、１５６〜１６４ 。 |
| 9 | 光田裕也、1966年：一般用音波風速計・温度計。流星。社会日本、Ser. II, 44, 12-24 |
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| 11 | Wyngaard, JCand SF Zhang, 1985: 音波風速計によって測定された乱流スペクトルに対するトランスデューサーの影の影響、 J. Atmos.オーシャニックテクノロジー。 、 2, 548-558 |
| 12 | Kaimal, JC および JE Gaynor, 1991: 音波温度測定の別の考察、 Boundary Layer Meteorol.、 56, 410-410 |
| 13 | スタージョン M.、 「音速風速計の風洞受け入れ試験法」、1999 年1 月 12 日にテキサス州ダラスで開催された第 79 回アメリカ気象学会年次総会における、気象学、海洋学、および水文学のための対話型情報処理システム (IIPS) に関する第 15 回国際会議 |
| 14 | ASTM D 5096:1996, カップ風速計またはプロペラ風速計の性能を決定するための標準試験方法 |
| 15 | ASTM D5527:1994, 音響的手段による地表の風と温度の測定に関する標準慣行 |
| 16 | ASTM D6011:1996, 音波風速計/温度計の性能を決定するための標準試験方法 |
| 17 | 米国標準大気、米国政府印刷局、ワシントン DC, 1976 年 |
| 18 | VDI 3786-2:2000, 環境気象学 — 大気汚染の問題に関する気象測定 — 風 |
| 19 | VDI 3786-12:1994, 気象測定 — 音波風速計による乱流測定 |
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 3.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject of patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 16622 was prepared by Technical Committee ISO/TC 146, Air quality, Subcommittee SC 5, Meteorology.
Annex C forms a normative part of this International Standard. Annexes A, B and D are for information only.
Introduction
Most human activity influencing the dispersion of anthropogenic pollutants occurs within the surface layer (SL), that portion of the atmosphere which lies within a few tens of metres of the earth's surface. The SL is typified by sharp gradients and time-varying fluxes of heat, moisture and momentum. Three-dimensional flow and turbulence information resolved over short temporal and spatial scales is needed to characterize the SL. This information must be presented not only as time-mean quantities, but also as the turbulent fluctuations of those quantities which contribute to the production, transport, dispersion and dissipation processes operating within the SL. The sonic anemometer/thermometer (shortened to “sonic” in the following) is an instrument well suited to obtain measurements necessary for SL characterization.
A sonic consists of a transducer array containing paired sets of ultrasonic transmitter/receivers, and circuitry designed to measure the transit times of acoustic waves propagating over the path (typically 10 cm - 20 cm) between transducer pairs. A three-dimensional array resolves horizontal and vertical wind components plus the speed of sound from which the sonic (virtual) temperature can be derived. Sonic anemometry has been used for several decades in atmospheric research, but recent advances in instrument design and signal processing, coupled with increased sophistication of atmospheric dispersion models, has led to an increasing demand for their use, including routine wind speed and direction measurements. Because they contain no moving parts, sonics offer low maintenance and operational advantages in adverse weather conditions. These factors have stimulated the commercial manufacture of sonics and the drafting of several national sonic standards which form the basis for the following International Standard of performance measurements and test methods.
The procedures presented in this document define methods for acceptance testing of sonics to be used for mean wind measurements. Minimum requirements for conformance with this International Standard include successful completion of the zero wind chamber test (clause 7), the wind tunnel test (clause 8), and the field test (clause 10). The pressure chamber test (clause 9) is recommended if the sonic is to be used at elevations higher than 2 000 m above mean sea level.
1 Scope
This International Standard defines test methods of the performance of sonic anemometers/thermometers which employ the inverse time measurement for velocity of sound along differently oriented paths. It is applicable to designs measuring two or three components of the wind vector within an unlimited (360°) azimuthal acceptance angle.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this International Standard. For dated references, subsequent amendments to, or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below. For undated references, the latest edition of the normative document referred to applies. Members of ISO and IEC maintain registers of currently valid International Standards.
- ISO 5725-1, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General principles and definitions
- ISO 5725-2, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method
- ASTM D5741-96, Standard Practice for Characterizing Surface Wind Using a Wind Vane and Rotating Anemometer
- WMO CIMO, 1996 World Meteorological Organization (ed.) Guide to meteorological instruments and methods of observation. WMO-No.8, 6th edn. 1996, Geneva
3 Terms and definitions
For the purposes of this International Standard, the following terms and definitions apply.
3.1
array
mechanical structure to support the sonic transducers in the desired geometric configuration
3.2
array symmetry angle
angular distance about which the array is symmetrical
3.3
mean
mean value over the (selected) averaging interval of the sonic
3.4
sonic anemometer/thermometer
sonic
instrument consisting of a transducer array containing sets of acoustic transmitters and receivers, a system clock, and microprocessor circuitry to measure intervals of time between the transmission and reception of sound pulses
3.5
sound path
path between a pair of transducers
3.6
system delay
difference between the electronically detected total propagation time and the transit time
Note 1 to entry: The time between the electronic generation of the transmission signal and the electronic detection of the received signal is longer than the transit time due to the propagation times through the transducers and the electronic circuitry.
3.7
transit time
time required by a sound wave front to propagate between a pair of transducers
3.8
turbulence level
turbulence intensity
Ti
(1)
where
| ′ denotes deviations from the mean. |
EXAMPLE:
| u' | is the instantaneous wind component |
| is the mean wind component. |
3.9
zero offset
wind speed indicated by the sonic in calm air
Bibliography
| 1 | Visher, S. S., 1954: Climatic Atlas of the United States, Harvard University Press, Cambridge USA, 403 pp. |
| 2 | Zhang, S. F., J.C. Wyngaard, J.A. Businger and S. P.Oncley, 1986: Response characteristics of the U. W. sonic anemometer, J. Atmos. Oceanic Technol., 3, 315-323. |
| 3 | Foken, T. and S. Oncley, 1995: Workshop on Instrumental and Methodical Problems of Land Surface Flux Measurements, Bull. Am. Meteorol. Soc.., 67 , 1191-1193. |
| 4 | Schotland, R. M., 1955: The measurement of wind velocity by sonic means, J. Meteor., 12 , 386-390. |
| 5 | Hanafusa, T., Y. Kobori and Y. Mitsuta, 1980: Single-head sonic anemometer-thermometer, BAO-report 2, 7-13. |
| 6 | Hanafusa, T., T. Fujitani, Y. Kobori and Y. Mitsuta, 1982: A new type of sonic anemometer-thermometer for field operation, Papers in Meteor. and Geophys., 33 , 1-19. |
| 7 | Bovsheverov, M.V. and V. P. Voronov, 1960: Akustitscheskij fljuger., Izv. AN SSSR, ser. geofiz. No. 6, 882-885. |
| 8 | Kaimal, J.C. and J.A. Businger, 1963: A continuous wave sonic anemometer-thermometer, J. Appl. Meteorol., 2 , 156-164. |
| 9 | Mitsuta, Y., 1966: Sonic anemometer-thermometer for general use. Meteor. Soc. Japan, Ser. II, 44 ,12-24. |
| 10 | Kaimal, J. C., J.T Newman, A. Beiberg and K. Cote, 1974: An improved three-component sonic anemometer for investigation of atmospheric turbulence. In Dowdell, R.B. (ed.): Flow: Its measurement and control in science and industry Vol. 1, Proc. of a Symp., 10-14 May 1971, Pittsburgh Pa., Instrument Soc. of America, Pittsburgh (1974), 349-359. |
| 11 | Wyngaard, J.C.and S.F. Zhang, 1985: Transducer shadow effects on turbulence spectra measured by sonic anemometers, J. Atmos. Oceanic Technol., 2 , 548-558. |
| 12 | Kaimal, J.C. and J.E. Gaynor, 1991: Another look at sonic thermometry, Boundary Layer Meteorol., 56, 410-410. |
| 13 | Sturgeon, M., A Wind Tunnel Acceptance Test Method for Sonic Anemometers, 15th International Conference on Interactive Information and Processing Systems (IIPS) for Meteorology, Oceanography, and Hydrology at the 79th annual meeting of the American Meteorological Society at Dallas Texas on January 12, 1999 |
| 14 | ASTM D 5096:1996, Standard Test Method for Determining the Performance of a Cup Anemometer or Propeller Anemometer |
| 15 | ASTM D5527:1994, Standard Practises for Measuring Surface Wind and Temperature by Acoustic Means |
| 16 | ASTM D6011:1996, Standard Test Method for Determining the Performance of a Sonic Anemometer/Thermometer |
| 17 | U.S. Standard Atmosphere, U.S. Government Printing Office, Washington, D.C., 1976 |
| 18 | VDI 3786-2:2000, Environmental meteorology — Meteorological measurements concerning questions of air pollution — Wind |
| 19 | VDI 3786-12:1994, Meteorological Measurements — Turbulence measurements with sonic anemometers |