ISO 16622:2002
(Main)Meteorology — Sonic anemometers/thermometers — Acceptance test methods for mean wind measurements
Meteorology — Sonic anemometers/thermometers — Acceptance test methods for mean wind measurements
ISO 16622:2002 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.
Météorologie — Anémomètres/thermomètres soniques — Méthodes d'essai d'acceptation pour les mesurages de la vitesse moyenne du vent
L'ISO 16622:2002 définit des méthodes d'essai permettant d'évaluer la performance des anémomètres/thermomètres soniques qui mesurent la vitesse du son le long de trajets à orientations diverses, en raison inverse du temps. Elle est applicable aux instruments mesurant deux ou trois composantes du vecteur vent dans un angle d'acceptation azimutal illimité (360°).
Meteorologija – Zvočni anemometri/termometri – Preskus sprejemljivosti metode za določanje povprečne vrednosti vetra
General Information
Standards Content (Sample)
SLOVENSKI STANDARD
01-junij-2004
0HWHRURORJLMD±=YRþQLDQHPRPHWULWHUPRPHWUL±3UHVNXVVSUHMHPOMLYRVWLPHWRGH
]DGRORþDQMHSRYSUHþQHYUHGQRVWLYHWUD
Meteorology - Sonic anemometers/thermometers - Acceptance test methods for mean
wind measurements
Météorologie - Anémomètres/thermomètres soniques - Méthodes d'essai d'acceptation
pour les mesurages de la vitesse moyenne du vent
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 16622:2002
ICS:
07.060 Geologija. Meteorologija. Geology. Meteorology.
Hidrologija Hydrology
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16622
First edition
2002-09-15
Meteorology — Sonic
anemometers/thermometers — Acceptance
test methods for mean wind measurements
Météorolgie — Anémomètres/thermomètres soniques — Méthodes d'essai
d'acceptation pour les mesurages de la vitesse moyenne du vent
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©
ISO 2002
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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.ch
Web www.iso.ch
Printed in Switzerland
ii © ISO 2002 – All rights reserved
Contents Page
Foreword . iv
Introduction. v
1 Scope. 1
2 Normative references. 1
3 Terms and definitions. 1
4 Symbols and abbreviated terms. 3
5 Summary of methods. 4
6 Array examination prior to testing . 5
7 Zero wind chamber test. 5
7.1 Purpose . 5
7.2 Procedure. 5
8 Wind tunnel test . 6
8.1 Purpose . 6
8.2 Precaution. 6
8.3 Wind tunnel test procedure. 7
9 Pressure chamber test (optional) . 9
9.1 Purpose . 9
9.2 Apparatus. 10
9.3 Procedure. 10
10 Field tests. 10
10.1 Purpose . 10
10.2 Duration. 10
10.3 Siting. 10
10.4 Field site equipment. 11
10.5 Evaluation . 11
Annex A (informative) Zero wind chamber.13
Annex B (informative) Wind measurement with sonics. 14
Annex C (normative) Wind tunnel. 18
Annex D (informative) Acoustic impedance versus altitude. 20
Bibliography. 21
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.
iv © ISO 2002 – All rights reserved
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.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 16622:2002(E)
Meteorology — Sonic anemometers/thermometers — Acceptance
test methods for mean wind measurements
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
sonic anemometer/thermometer
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 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 tran
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16622
First edition
2002-09-15
Meteorology — Sonic
anemometers/thermometers — Acceptance
test methods for mean wind measurements
Météorolgie — Anémomètres/thermomètres soniques — Méthodes d'essai
d'acceptation pour les mesurages de la vitesse moyenne du vent
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Printed in Switzerland
ii © ISO 2002 – All rights reserved
Contents Page
Foreword . iv
Introduction. v
1 Scope. 1
2 Normative references. 1
3 Terms and definitions. 1
4 Symbols and abbreviated terms. 3
5 Summary of methods. 4
6 Array examination prior to testing . 5
7 Zero wind chamber test. 5
7.1 Purpose . 5
7.2 Procedure. 5
8 Wind tunnel test . 6
8.1 Purpose . 6
8.2 Precaution. 6
8.3 Wind tunnel test procedure. 7
9 Pressure chamber test (optional) . 9
9.1 Purpose . 9
9.2 Apparatus. 10
9.3 Procedure. 10
10 Field tests. 10
10.1 Purpose . 10
10.2 Duration. 10
10.3 Siting. 10
10.4 Field site equipment. 11
10.5 Evaluation . 11
Annex A (informative) Zero wind chamber.13
Annex B (informative) Wind measurement with sonics. 14
Annex C (normative) Wind tunnel. 18
Annex D (informative) Acoustic impedance versus altitude. 20
Bibliography. 21
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.
iv © ISO 2002 – All rights reserved
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.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 16622:2002(E)
Meteorology — Sonic anemometers/thermometers — Acceptance
test methods for mean wind measurements
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
sonic anemometer/thermometer
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 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
T
i
ratio of the square root of the turbulent kinetic energy to the mean wind speed
22 2
′′ ′
uv++w
T = (1)
i
U
where
′ denotes deviations from the mean.
′
EXAMPLE uu=−u , etc., where
′
u is the instantaneous wind component
u is the mean wind component.
3.9
zero offset
wind speed indicated by the sonic in calm air
2 © ISO 2002 – All rights reserved
4 Symbols and abbreviated terms
T temperature, in kelvin
T sonic temperature, in kelvin [see equation (B.4)]
s
T turbulence intensity
i
U speed of the undisturbed flow in the wind tunnel, speed, or wind speed measured by a reference
sensor, in metres per second
U wind speed, sonic output, in metres per second with sonic azimuth a
a
U wind speed, sonic output, in metres per second with sonic azimuth b
b
U
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16622
Première édition
2002-09-15
Météorologie —
Anémomètres/thermomètres soniques —
Méthodes d'essai d'acceptation pour les
mesurages de la vitesse moyenne du vent
Meteorology — Sonic anemometers/thermometers — Acceptance test
methods for mean wind measurements
Numéro de référence
©
ISO 2002
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ii © ISO 2002 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction. v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives. 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et termes abrégés . 3
5 Résumé des méthodes . 4
6 Examen du support avant les essais . 5
7 Essai en enceinte pour vent nul . 5
7.1 Objectif de l’essai. 5
7.2 Mode opératoire . 5
8 Essai en soufflerie. 6
8.1 Objectif de l’essai. 6
8.2 Précaution. 7
8.3 Mode opératoire . 7
9 Essai en chambre de compression (facultatif) . 10
9.1 Objectif de l’essai. 10
9.2 Appareillage. 10
9.3 Mode opératoire . 10
10 Essais sur le terrain . 11
10.1 Objectif de l’essai. 11
10.2 Durée de l’essai . 11
10.3 Choix du site. 11
10.4 Matériel du site d’essai. 11
10.5 Évaluation . 12
Annexe A (informative) Enceinte pour vent nul. 14
Annexe B (informative) Mesurage du vent à l'aide de soniques. 15
Annexe C (normative) Soufflerie. 19
Annexe D (informative) Impédance acoustique par rapport à l'altitude. 21
Bibliographie. 22
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du comité
technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec la Commission
électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 3.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication
comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de
ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
La Norme internationale ISO 16622 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 146, Qualité de l'air,
sous-comité SC 5, Météorologie.
L’annexe C constitue un élément normatif de la présente Norme internationale. Les annexes A, B et D sont
données uniquement à titre d’information.
iv © ISO 2002 – Tous droits réservés
Introduction
La majeure partie de l’activité humaine influant sur la dispersion de polluants a lieu dans la couche limite (SL),
partie de l’atmosphère qui s’étend sur quelques dizaines de mètres au-dessus de la surface terrestre. Cette
couche se caractérise par de forts gradients et des variations, dans le temps, de la température, de l’humidité et du
niveau de turbulence. Afin d’établir les caractéristiques de la couche limite, des données relatives aux flux et
turbulences tridimensionnels établies sur des échelles de temps et d’espace restreintes sont nécessaires. Ces
données doivent être présentées non seulement sous la forme de grandeurs moyennes intégrées dans le temps,
mais également sous la forme des fluctuations de ces grandeurs dont la turbulence contribue aux processus de
production, de transport, de dispersion et de dissipation qui ont lieu dans la couche limite. L’anémomètre/
thermomètre sonique (appelé «sonique» dans le reste de la présente Norme internationale) est un instrument qui
convient bien à l’obtention de valeurs de mesures nécessaires à la caractérisation de la couche limite.
Un sonique se compose d’un support de transducteurs portant des couples de transmetteurs/récepteurs à
ultrasons et d’un circuit conçu pour mesurer les temps de parcours des ondes acoustiques se propageant sur la
distance qui sépare les couples de transducteurs (généralement 10 cm à 20 cm). Un support tridimensionnel
permet d’établir les composantes horizontales et verticales du vent ainsi que la vitesse du son à partir de laquelle
la température sonique (virtuelle) peut être dérivée. L’anémométrie sonique est utilisée depuis des décennies dans
les recherches sur l’atmosphère mais les récentes avancées dans la conception des instruments et le traitement
du signal, associées à une sophistication accrue des modèles de dispersion atmosphérique ont conduit à une
demande croissante, notamment pour les mesures classiques de vitesse et direction du vent. Puisqu’ils ne
comprennent pas de pièces mobiles, les soniques demandent peu d’entretien et ont l’avantage d’être faciles
d’utilisation, même dans des conditions climatiques défavorables. Ces facteurs ont favorisé le développement
commercial des soniques et la préparation de normes nationales sur lesquelles se base la présente Norme
internationale relative aux mesurages des performances et aux méthodes d’essai applicables aux soniques.
Les modes opératoires décrits dans le présent document définissent les méthodes d’essais d’acceptation des
soniques utilisés pour les mesurages de la vitesse moyenne du vent. Les exigences minimales de conformité à la
présente Norme internationale impliquent la réussite aux essais en enceinte pour vent nul (article 7), en soufflerie
(article 8) et sur le terrain (article 10). L’essai en chambre de compression (article 9) est recommandé si le sonique
est utilisé à une altitude supérieure à 2 000 m au-dessus du niveau moyen de la mer.
NORME INTERNATIONALE ISO 16622:2002(F)
Météorologie — Anémomètres/thermomètres soniques —
Méthodes d'essai d'acceptation pour les mesurages de la vitesse
moyenne du vent
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale définit des méthodes d’essai permettant d’évaluer la performance des
anémomètres/thermomètres soniques qui mesurent la vitesse du son le long de trajets à orientations diverses, en
raison inverse du temps. Elle est applicable aux instruments mesurant deux ou trois composantes du vecteur vent
dans un angle d’acceptation azimutal illimité (360°).
2 Références normatives
Les documents normatifs suivants contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui y est faite,
constituent des dispositions valables pour la présente Norme internationale. Pour les références datées, les
amendements ultérieurs ou les révisions de ces publications ne s’appliquent pas. Toutefois, les parties prenantes
aux accords fondés sur la présente Norme internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les
éditions les plus récentes des documents normatifs indiqués ci-après. Pour les références non datées, la dernière
édition du document normatif en référence s’applique. Les membres de l'ISO et de la CEI possèdent le registre des
Normes internationales en vigueur.
ISO 5725-1, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 1: Principes généraux
et définitions
ISO 5725-2, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 2: Méthode de base
pour la détermination de la répétabilité et de la reproductibilité d'une méthode de mesure normalisée
ASTM D5741-96, Standard Practice for Characterizing Surface Wind Using a Wind Vane and Rotating
Anemometer
OMM CIMO, Organisation météorologique mondiale (éd.). Guide des instruments et des méthodes d'observation
e
météorologiques. OMM-N° 8, 6 édition 1996, Genève
3 Termes et définitions
Pour les besoins de la présente Norme internationale, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
support
structure mécanique plaçant les transducteurs soniques dans la configuration géométrique souhaitée
3.2
angle de symétrie du support
distance angulaire par rapport à laquelle le support est symétrique
3.3
moyenne
valeur moyenne sur l’intervalle de calcul (sélectionné) du sonique
3.4
sonique
anémomètre/thermomètre sonique
instrument composé d’un support de transducteurs portant des couples de transmetteurs/récepteurs acoustiques,
une horloge intégrée et un microprocesseur avec circuit pour mesurer les laps de temps entre la transmission et la
réception des impulsions acoustiques
3.5
trajet du son
trajet parcouru par le son entre 2 transducteurs
3.6
retard système
différence entre le temps de propagation total
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.