Roberto Sozzi (ARPA Lazio) Teodoro Georgiadis (CNR-IBIMET ...

9 - TECNICHE PER L’OSSERVAZIONE DEL PBL.—————————————————————————⎯⎯——————————l’anemometro ultrasonico (con path lunghi d) per tutte le variabili che misura si comporta come unfiltro passa–basso di tipo RC con una frequenza di roll-off f c (frequenza in corrispondenza dellaquale la risposta spettrale risulta pari al 98% del valore a frequenza nulla) data da (Kaimal, 1986):f c( 2πd)= U[9.46]cioè un tempo caratteristico data da τ = 0.14 d/U.Osservazioni conclusiveI vantaggi pratici derivanti dall’uso di anemometri ultrasonici si possono così riassumere:• misura delle componenti del vento in tutte le direzioni spaziali,• estrema velocità (alcuni modelli di anemometro ultrasonico permettono frequenze di campionamentodell’ordine di 100Hz).• capacità di calcolare la temperatura alla stessa velocità delle componenti del vento e quindi dicalcolare le correlazioni statistiche tra diverse variabili, che permettono di caratterizzare laturbolenza.• totale assenza di inerzie, dato che non vi sono parti meccaniche in movimento: l’anemometroultrasonico è un esempio di strumento di ordine 0.Per contro, i complessi calcoli di piccolissime differenze di tempi di propagazione rendono pressochéindispensabile ai costruttori l’uso di componenti programmabili: i valori delle misure sono perciòdisponibili in forma digitale, cosa del tutto diversa dall’interfaccia analogica usata nel caso deglistrumenti di impostazione “tradizionale”. Inoltre, la maggior parte dei sonici realizzati consentel’acquisizione dall’esterno di segnali meteorologici analogici (es. segnali di termocoppie, igrometri veloci,ecc.). Una volta acquisiti, tali segnali esterni vengono sincronizzati con le misure proprie del sonicoconsentendo la determinazione di altri parametri di interesse per la micrometeorologia del PBL; se, peresempio si acquisisce un segnale veloce di umidità in questo modo sarà possibile determinare anche iflussi latenti di calore ed il flusso di vapor d’acqua (verticali ed orizzontali). Inoltre, lo stato attuale dellerealizzazioni industriali è tale per cui tale sensore può essere considerato estremamente robusto edaffidabile, cosa che gli consente di far parte di stazioni micrometeorologiche fisse (Peters e al., 1998)9.8.1.5 Anemometro a filo caldoL’anemometro a filo caldo, nella sua forma più semplice, è costituito da un filamento molto sottile (2-5µm) di materiale resistivo (di regola tungsteno, platino, leghe platino-rodio o platino-iridio; nel caso deltungsteno, questo è spesso ricoperto da un film di platino con funzione anticorrosiva), di lunghezza moltopiccola (dell’ordine del millimetro), teso tra due supporti e lasciato a contatto con l’aria in movimento.Per comprendere il funzionamento di un tale apparato, consideriamo la Fig.9.21, in cui è disegnato untipico circuito elettrico a ponte (ponte di Wheatstone) nel quale è inserito il filo che sostituiscel’elemento sensibile dell’anemometro (è la resistenza R(u) ). La tensione elettrica V 0 =V 0 + - V 0 - che siinstaura al centro del ponte si calcola facilmente ed è data da:V01 4 2= V[9.47a]( R + R ) ⋅ ( R + R )1R R2− RR4Da questa relazione si nota che, perché la differenza di potenziale sia nulla, è necessario che valga la———————————————————————————⎯⎯————————- 355 -