Stazione Meteo Vaisala WXT510-

Per il monitoraggio delle condizioni meteo è stato utilizzato un multisensore Vaisala modello WXT510. Tale strumento è in grado di misurare contemporaneamente diversi parametri meteorologici, quali velocità e direzione del vento, precipitazioni, pressione e umidità.

Le seguenti immagini offrono una panoramica tecnica dello strumento:

1: Trasduttori (3) per la misurazione del vento 2: Sensore per le precipitazioni

3: Sensore di pressione

4: Sensori di umidità e temperatura

Fig. 7.48: Vista esplosa della stazione meteo.

1: Freccia indicante la direzione di allineamento 2: Porta di servizio

3: Passacavo a tenuta d'acqua (mostrato smontato)

4: Apertura per passacavo (se non utilizzata è coperta da un tappo esagonale)

5: Connettore M12 a 8 pin per cavo di alimentazione/datacom

I differenti sensori del WXT510 operano su diversi principi per la misurazione dei rispettivi parametri:

a) Misurazione della velocità del vento: il sensore del vento è formato da tre trasduttori ultrasonici

ugualmente distanziati su un piano orizzontale. La velocità e la direzione del vento sono determinate misurando il tempo che richiede agli ultrasuoni per viaggiare da ogni trasduttore agli altri due.

Il sensore del vento misura il tempo di transito (in entrambe le direzioni) lungo i tre percorsi stabiliti dall'insieme dei trasduttori. Questo tempo di transito dipende dalla velocità del vento lungo il percorso ultrasonico. Per una velocità del vento nulla i tempi di transito sia diretti che inversi sono i medesimi. Con velocità del vento maggiori di zero lungo il sentiero del suono, il tempo di transito aumenta per la direzione sopra vento e diminuisce per quella sotto vento. La velocità è dunque calcolata a partire dai tempi di transito usando la seguente formula:

Vw = 0.5 x L x (1/tf - 1/tr) [7.18]

Dove:

Vw = velocità del vento

L = distanza tra due trasduttori

tf = tempo di transito in direzione diretta

tr = tempo di transito in direzione inversa

Misurando i sei tempi di transito si può calcolare Vw per ciascuno dei tre percorsi ultrasonici. Le

velocità calcolate sono indipendenti dall'altitudine, temperatura e umidità, che sono annullati quando i tempi di transito sono calcolati in entrambe le direzioni (sebbene i tempi di transito individuali dipendano da questi parametri).

Usare i valori di Vw di due trasduttori su tre è sufficiente per calcolare la direzione del vento e la sua

velocità. Una tecnica di processazione del segnale è utilizzata di modo che la velocità e la direzione del vento siano calcolate dai due percorsi con la migliore qualità.

La velocità del vento è rappresentata come una velocità scalare nelle unità di misura scelte (m/s, kt, mph, km/h). La direzione del vento è espressa in gradi (°). La direzione del vento riportata dal WXT510 indica la direzione da cui il vento proviene. 0° indicano il Nord, 90° l'Est, 180° il Sud e 270° l'Ovest. La direzione del vento non è calcolata quando la velocità del vento scende sotto gli 0.05 m/s. In questo caso l'ultimo output di direzione calcolata rimane finchè la velocità del vento

I valori medi di velocità e direzione del vento sono calcolati come una media scalare di tutte le misurazioni nel tempo di mediazione selezionato (1...900 s). Il numero delle misurazioni dipende dalla frequenza di campionamento scelta: 4 Hz (default), 2 Hz o 1Hz. I valori minimo e massimo della velocità e della direzione del vento rappresentano i corrispondenti estremi durante il tempo di mediazione selezionato.

b) Misurazione delle precipitazioni: il sensore per le precipitazioni consiste in una copertura

d'acciaio e un sensore piezoelettrico montato sulla faccia inferiore della copertura. Il sensore rileva l'impatto delle singole gocce di pioggia e i segnali prodotti dall'impatto sono proporzionali al volume delle gocce. Pertanto il segnale di ogni goccia può essere convertito direttamente alla pioggia accumulatasi. Una tecnica avanzata di noise-filtering viene utilizzata per filtrare i segnali che derivino da fonti diverse dalle gocce di pioggia.

I parametri misurati sono pioggia accumulata, flusso di pioggia, picco d'intensità e la durata della precipitazione. L'intensità del flusso di precipitazione aggiornato internamente ogni 10 secondi rappresenta l'intensità durante il periodo di un minuto prima di richiedere / inviare un msessaggio automatico di precipitazione (per reagire rapidamente ad un evento di pioggia, durante il primo minuto dell'evento l'intensità è calcolata sul periodo per il quale la pioggia è durata in steps di 10 secondi, anziché dell'un minuto prefissato). Il picco d'intensità della precipitazione rappresenta il massimo dei valori dell'intensità di flusso rilevato dall'ultimo reset relativo all'intensità della precipitazione.

Il sensore è capace di distinguere i chicchi di grandine dalle gocce di pioggia. I parametri misurati per la grandine comprendono l'ammontare cumulativo di grandine, il flusso e il picco d'intensità, nonché la durata della grandinata.

Il sensore di precipitazione opera nelle seguenti quattro modalità:

− Modalità Inizio / Fine Precipitazione: il trasmettitore invia automaticamente un messaggio di precipitazione 10 secondi dopo il riconoscimento della prima goccia. I messaggi sono inviati in continuo man mano che la precipitazione procede e vengono fermati quando la precipitazione finisce.

− Modalità “Tipping Bucket”:Questa modalità emula i sensori di precipitazione del tipo “tipping bucket”. Il trasmettitore invia automaticamente un messaggio di precipitazione quando il contatore individua l'incremento di un unità (0.1 mm / 0.01 in).

− Modalità a tempo: Il trasmettitore invia automaticamente un messaggio di precipitazione nell'intervallo di aggiornamento fissato dall'utente.

− Modalità a richiesta: Il trasmettitore invia un messaggio di precipitazione ogni qual volta l'utente lo richiede.

c) Misurazione Temperatura, Pressione, Umidità (TPU): il modulo TPU contiene sensori separati

per pressione, temperatura e umidità. Il principio di misurazione per TPU è basato su un avanzato oscillatore RC e due capacitori di riferimento rispetto ai quali è continuamente misurata la capacità dei sensori. Il microprocessore del trasmettitore esegue una compensazione per la dipendenza della temperatura dai sensori di pressione ed umidità.

La stazione meteo WXT 520 è sostanzialmente identica alla vecchia strumentazione (viene solo migliorato il protocollo di collegamento) e pertanto non viene inclusa un’ulteriore descrizione specifica.