中国科学院重大科研装备研制项目“ UAT-2型超声风速温度仪和湍流专用局域网测量统” （YZ200708）

    风速是第一基本的气象要素，风速测量准确与否对大气科学研究和气象工作来说十分关键。上个世纪中叶国际上发明了超声风速仪，采样频率高，测量精度也非常高，可测量风速矢量的三个分量，而且能够在各种天气条件下进行自动化观测。国内外对超声风速仪的需求量非常大。但是由于从国外进口超声风速仪的价格十分昂贵，运行后老化和损坏的配件也必须从国外进口，维修非常困难，而且还总是要被动的跟踪国外公司的更新换代产品，使得我国利用超声风速仪开展科学研究的经费成本大大提高，严重制约了观测实验研究的开展。因此，自行研制高性能的超声风速仪、使其完全国产化，是十分必要的，能够满足我国大气科学和相关应用领域大量使用超声风速仪的迫切需求。
    “UAT-2型超声风速温度仪和湍流专用局域网测量系统”项目是在中国科学院大气物理研究所过去资助研发的超声风速仪基础上，把当代先进的超声测风技术、计算机技术、通讯技术和局网技术紧密结合起来，通过改进和技术创新，克服国外超声风速仪和项目承担单位已经研发的第一代（FA-11）和第二代（UAT-1）超声风速仪的缺点，研制具有我国自主知识产权的新型的超声风速仪，使之真正做到国产化。该新型超声风速仪无论在单台仪器的技术性能指标和多台仪器同时使用时的局域组网能力方面，均将达到国际上同类仪器的先进水平,可实现对大气湍流和近地层通量的实时、同步、高密度布阵的精细组网观测。
    “UAT-2型超声风速温度仪和湍流专用局域网测量系统”项目经中国科学院批准于2007年10月正是启动实施。项目负责人为胡非研究员，项目骨干成员有赵翼俊研究员、罗卫东高工、程雪玲副研究员、彭珍博士等，项目总经费236万元，研制周期为两年，整体安排是，第一年度侧重仪器研制（硬件），第二年度侧重仪器性能测试、野外对比和软件研制。
    按照项目任务书所规定的研制内容和时间进度安排，本项目自启动以来，进展顺利。主要完成了以下工作：

•  完成声阵图纸设计，并与协作部门加工、组装了7台样机（见实物照片）
• 实现了前置放大器和信号处理电路单元联调，设计完成专用嵌入式数字电路系统板（见实物照片）
• 完成了超声风速仪局域网通讯规程的设计和声阵与信号处理电路单元的联调；基本完成了节点嵌入式数字系统与中央控制器嵌入式数字系统的联调；初步完成了多台超声风速仪的组网联调工作
• 设计、完成了超声风速仪的PC机显示、存储和控制程序
•  完成数据质量保证、质量控制和数据分析、处理程序的设计和调试
• 完成了在初步的风洞对比实验，检验了仪器精度与稳定性（见实物照片）
  同时，为了更加深入的了解本项目研制仪器的性能，我们还增加了对超声探头进行流体动力学数值模拟的工作。

    综合评比较后结果表明，本项目研制的UAT－2超声风速仪性能良好，主要技术指标都已经达到国外同类先进仪器的水平，详见“彭珍，湍流风速测量和湍流通量计算的质量控制，中国科学院大气物理研究所博士论文，2008”），该博士论文内容受到了曾庆存院士等答辩专家的高度好评。

（胡非课题组）