在利用渦度相關法進行連續觀測時，為了連續地記錄和保存測定儀器輸出的信號，需要數據採集裝置。數據採集裝置，一般來說有使用電腦的方法、使用商用的數據記錄器(data-logger)的方法或者採用兩者並用的方法。究竟哪種方法適合，需要依各自的觀測現場狀況而定。所謂的現場狀況是指可利用電源的種類(交流、直流)和容量、數據回收的頻率和方法、數據所需要的記憶容量、是否利用電話網線和LAN等的通信功能等。另外，作為用於確定數據採集裝置的規格所需的信息，需要了解測定儀器的信號輸出是模擬輸出還是數字輸出，採樣頻率和數據的解析度，輸出信號的範圍(幅度)等。此外，為了穩定連續地進行數據採集，對停電對策、噪聲對策、故障發生的應急方法等都應事先給予充分的考慮。
基本介紹
- 中文名：通量數據採集
- 外文名：Flux data acquisition
- 目的：穩定連續地進行數據採集
- 方式：模擬輸出和數字輸出兩種選擇
- 儀器：電腦內置或外置型的A/D轉換器等
- 解析度考慮：測定精度和測定範圍
數據採集裝置種類,採樣頻率,觀測的解析度,
數據採集裝置種類
最近許多觀測儀器上都備有模擬輸出和數字輸出兩種選擇，可以將單一信號或兩種信號送到數據採集裝置中。採集測定儀器的數位訊號輸出時，將普通的測定儀器與電腦的R5232串列輸出通道連線，將數字輸出數據轉送到計算機加以記錄即可。如果只使用一台超聲風速計測定就可以使用這種方法，當使用多個測定儀器時，需要保證使多個輸出信號能同時輸出。最近商用的超聲風速計和紅外分析儀，都具有將自身輸出信號與其他測量儀器的輸出信號一起以數位訊號方式輸出的功能。採集儀器數宇輸出方法的優點是，即使信號電纜線再長，其信號也比噪聲強。
在採集模擬輸出信號時，被廣泛用於渦度相關法連續測定通量的儀器主要包括超聲風速計和紅外氣體分析儀等。從這類儀器輸出的多數是模擬電壓(電流)信號，輸入到A/D轉換器後，將所有信號同時變換成數位訊號，再加以記錄。這種方法大體可以分成如下3種，即：使用電腦內置型或外置型的A/D轉換器的方法；使用商用的高速數據記錄器的方法；並用電腦與數據記錄器的方法。
採樣頻率
採樣頻率的確定取決於採集高頻率脈動的類型。一般要採集到頻率為f的信息，需要2f的採樣頻率。測定的高度越低，需要採樣的頻率就越大(高頻)。由此可見，測定高度高的森林比測定高度低的草地需更低的採樣頻率。實際上，測定高度超過20 m時，一般用的採樣頻率為5～10 Hz，高度在2～5m時，採樣頻率為10～20 Hz。利用比較高的採樣頻率，可以防止高頻部分的缺失，但被採集的數據量會增多。在長期無人觀測時，為了控制被採集的數據量，希望儘可能降低採樣頻率。在這種情況下，可以採用測定最初以比較高的採樣頻率進行預備觀測，根據風速和穩定度，確定波譜變化範圍後，再適當降低採樣頻率的策略。
觀測的解析度
將模擬信號轉換成數位訊號時，需要事先考慮取得的所有信號的測定精度和測定範圍，研究A/D轉換器需要的解析度。例如，假設利用超聲風速計測定氣溫時，要想把±50℃的溫度範圍用±1 V的電壓範圍測定，再使用12 bit的A/D轉換器時，則2V/211=0.000 977 V，即0.0488℃為溫度的解析度(將1 bit用於符號)。但是實際的解析度會被轉換器自身的溫度變化和噪聲所影響，以選擇比說明書上標準的解析度降低1～2 bit為妥。一般來說多數情況下需要12 bit以上的解析度，而且儘可能使用16 bit的解析度。
