Pourquoi les lectures de vitesse du vent variables se produisent-elles avec un vent constant ?

par Jacob Davis | Mis à jour le : 01/31/2018 | Commentaires : 2

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Vitesse du vent constant et variable

À certain moment, vous avez peut-être constaté que les lectures de la vitesse du vent en temps réel de votre centrale de mesure fluctuée. Ensuite, vous vous êtes probablement demandé si c'était vraiment si violent dehors. Dans de nombreux cas, ce que vous voyez est la résolution de la mesure des impulsions. Dans cet article, je vais expliquer la précision et la résolution d'une mesure d'impulsion, et comment la résolution affecte vos lectures en temps réel.

Quelle est la résolution d'une mesure d'impulsion ?

Note : La résolution d'une mesure d'impulsion est la même pour toutes les centrales de mesure de Campbell Scientific.

Une mesure d'impulsion est une mesure numérique, et sa résolution est dominée par le temps. La résolution est une impulsion par intervalle. Pour une valeur en temps réel, la résolution est divisée par votre vitesse de scrutation (ou scan).

Lorsque la fréquence réelle du signal se situe entre les étapes de la résolution, une entrée constante entraîne des lectures en temps réel qui rebondissent selon une étape de résolution. Si ces valeurs sont moyennées sur un intervalle plus long, la nouvelle résolution est divisée par l'intervalle de calcul se la moyenne.

Le graphique ci-dessous montre comment un signal constant de 0,5 Hz semble osciller lorsqu'il est lu sur une fréquence d'échantillonnage d'une seconde. La moyenne d'une minute de ces mesures, représentée par la ligne bleue dans le graphique ci-dessous, donne correctement 0,5 Hz.

Graphique avec un signal de 0,5 Hz

Cliquez ici sur le graphique pour agrandir l'image.

Déplacer la fréquence vers le haut ou vers le bas dans l'étape de résolution crée une onde en dents de scie. Le graphique ci-dessous montre comment un signal de 0,25 Hz apparaît, lu par la même centrale de mesure. Un signal de 200,25 Hz serait décalé mais montrerait la même oscillation au-dessus.

Graphique avec un signal de 0,25 Hz

Cliquez ici sur le graphique pour agrandir l'image.

Le tableau ci-dessous montre un exemple de résolution pour trois vitesses de scrutation différentes, et comment un signal de 4,5 Hz apparaîtrait en temps réel :

Vitesse de scrutation Résolution La plus basse valeur observée Valeur la plus élevée observée

100 millisecondes

10 Hz

0 Hz

10 Hz

1 seconde

1 Hz

4 Hz

5 Hz

10 secondes

0,1 Hz

4,5 Hz

4,5 Hz

Une chose importante à noter est que les vitesses de scrutation rapides montrent des pics plus importants. Les lectures effectuées à des vitesses de scrutation plus rapides que votre fréquence créent des erreurs de résolution très importantes. Pour réduire les erreurs à des limites acceptables, faites la moyenne de vos lectures.

Comment cela affecte-t-il vos lectures de rafales de vent ?

Pour expliquer cela, j'utiliserai l'anémomètre Wind Sentry 03102 à titre d'exemple. Cet anémomètre a un multiplicateur de 0,75 m/s par Hz. Ainsi, une erreur de résolution de 10 Hz crée une erreur de 7,5 m/s. Si vous utilisiez directement les lectures brutes d'un balayage de 100 millisecondes (10 Hz), votre vitesse maximale du vent pourrait être surestimée de 7,5 m/s ! C'est une énorme erreur si la vitesse réelle du vent ne dépassait pas 2 m/s.

La rafale de vent est souvent signalée comme une vitesse moyenne du vent maximale de trois secondes. Le même capteur sur un intervalle de trois secondes a une résolution de 0,25 m/s. Donc, si nous utilisons l'instruction AvgRun() pour obtenir une moyenne de trois secondes avant de prendre le maximum, la centrale de mesure peut surestimer de 0,25 m/s. C'est 30 fois plus petit que l'erreur que nous voyions sans la moyenne en premier.

Quelle est la précision totale d'une mesure d'impulsion ?

L'erreur de mesure totale d'une mesure d'impulsion effectuée sur une centrale de mesure est l'erreur d'horloge plus l'erreur de résolution. L'erreur de résolution, comme nous l'avons vu, est divisée par l'intervalle de scrutation. L'erreur d'horloge sur une CR1000X est de 0,02%. Cela nous donne la précision spécifiée de ± (0,02% de lecture + 1/scrutation).

Sur de courtes périodes, l'erreur de résolution domine. Les intervalles de temps longs le réduisent considérablement. Sur une moyenne quotidienne, l'erreur de résolution sera seulement de 1/86400 Hz.

Message à conserver

Avec les mesures d'impulsions, il existe un compromis entre les affichages de données brutes et les erreurs de résolution. Sur les intervalles comptés en minutes, vous ne remarquerez probablement pas les erreurs de mesure. Lorsque vous voulez un affichage de données en temps réel, vous devez prendre en compte l'intervalle de temps à utiliser.  Si vous avez des questions sur la résolution ou l'exactitude des mesures d'impulsion, veuillez les indiquer ci-dessous.


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A propos de l'auteur

jacob davis Jacob Davis est un ingénieur qui s'occupe du support technique à la clientèle et de la mise en œuvre chez Campbell Scientific, Inc. Il fournit un soutien technique aux clients et aide à l'intégration des systèmes. Ses spécialités comprennent les communications séries et la programmation avancée des centrales de meure. Jacob possède une maîtrise en hydrologie et a travaillé sur de grands projets d'irrigation avant de venir chez Campbell Scientific, Inc.

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Commentaires

GAG | 02/01/2018 at 11:44 PM

Hi, Jacob,

I do not knowing this sentence mean "A 200.25 Hz signal would be offset but show the same oscillation on top of it.", can you give more informaion?

This article is great, thanks.

JDavis | 02/02/2018 at 08:11 AM

A 200.25Hz signal would show values between 200 and 201. The spikes would be shaped the same.

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