實場監測之儀器設備評估

監 測 自 然 風 場 需 要 使 用 的 儀 器 設 備 包 括 風 速 風 向 計 等 相 關 設 備 以 及 資 料 擷 取、傳 輸 及 儲 存 系 統 的 整 合。自 然 風 場 的 監 測 位 置 不 一，

且 數 據 龐 大 ， 因 此 數 據 的 現 址 暫 存 、 無 線 傳 輸 、 終 端 儲 存 等 設 備 非 常 重 要 ， 本 計 畫 對 此 提 出 以 下 規 劃 建 議 。 所 謂 監 測 系 統 之 規 劃 包 括 了 三 個 層 面 ： 大 氣 邊 界 層 特 性 之 量 測 系 統 架 構 、 各 種 儀 器 設 備 介 面 之 整 合 、 後 續 數 據 分 析 之 數 據 庫 與 資 訊 平 台 。 以 下 就 目 前 所 評 估 之

儀 器 性 能 及 監 測 系 統 規 劃 做 說 明 。 (一 )超 音 波 風 速 計 ：

利 用 超 音 波 偵 測 氣 流 移 動 速 率 來 計 算 風 速 之 高 精 密 儀 器 ， 三 維 超 音 波 風 速 計 可 同 時 量 測 三 個 座 標 方 向 之 氣 流 速 度 及 溫 度 ， 計 算 三 個 座 標 方 向 氣 流 的 合 向 量 即 可 求 出 測 試 點 風 速 大 小 與 方 向 。 其 量 測 特 性：風 速 0~60m/s；採 樣 頻 率 0.004~25Hz。準 確 性：風 速 ±0.01m/s；

風 向 ±0.4 度。二 維（ 單 價 6~7 萬 元 ）與 三 維 超 音 波 風 速 計（ 單 價 20~30 萬 元 ） 均 適 於 自 然 風 場 實 場 監 測 有 關 平 均 風 速 與 紊 流 特 性 的 量 測 需 求 。

(二 )葉 片 式 風 速 風 向 計 ：

利 用 風 吹 動 螺 旋 槳 時 ， 使 螺 旋 槳 旋 轉 ， 儀 器 內 晶 片 的 記 錄 轉 速 及 方 向，並 產 生 電 壓，透 過 率 定，可 知 轉 速、方 向 及 電 壓 間 之 關 係 ， 進 而 記 錄 風 速 及 風 向 。 其 量 測 特 性 ： 風 速 0~60m/s ， 最 大 陣 風 100m/s；採 樣 速 率 2Hz。準 確 性：風 速 ±0.3m/s；風 向 ±3 度。葉 片 式 風 速 風 向 計（ 單 價 3~5 萬 元 ）適 於 自 然 風 場 實 場 監 測 有 關 平 均 風 速 的 量 測 需 求 ， 但 是 對 於 紊 流 特 性 的 量 測 ， 準 確 度 略 微 不 足 。 (三 )無 線 電 氣 象 探 空 儀 ：

將 含 有 量 測 壓 力 、 濕 度 、 風 速 、 風 向 感 應 器 的 無 線 電 探 空 儀 發 射 器 裝 設 於 裝 設 於 氣 象 專 用 的 氣 球 之 下 。 隨 著 氣 球 以 每 分 鐘 300∼

400 米 等 速 向 上 運 動 ， 探 空 儀 發 射 之 電 波 傳 回 地 面 的 電 腦 存 取 風 速 及 風 向 數 據 。 其 量 測 特 性 ： 風 速 0~180m/s； 採 樣 速 率 0.5~1 秒 。 準 確 性 ： 風 速 ±0.1m/s； 風 向 ±1 度 。 操 作 無 線 電 氣 象 探 空 儀 有 風 速 的 限 制 ， 一 般 多 在 風 速 小 於 5-10m/s 時 使 用 。 此 外 ， 由 於 無 線 電 氣 象 探 空 儀 是 在 等 速 升 空 過 程 中 進 行 風 速 量 測 ， 因 此 無 法 取 得 較 長 的 時

第三章 自然風場之實場監測規劃

備 約 為 十 萬 元 ， 即 可 有 效 運 作 。

根 據 淡 江 大 學 於 94 年 度 建 構 之 大 氣 邊 界 層 特 性 監 測 計 畫 ， 在 考 慮 預 算 有 限 的 情 形 下，超 音 波 風 速 計 與 葉 片 式 風 速 風 向 計 搭 配 良 好 的 防 水 防 鏽 線 路 配 置 尚 可 量 測 得 不 錯 清 晰 之 數 據 記 錄。然 此 兩 種 儀 器 均 屬 固 定 式，無 法 依 所 需 調 整 量 測 位 址；若 想 針 對 前 一 節 所 述，欲 求 得 台 灣 北、中、南 各 地 都 市 與 鄉 鎮 地 區 的 風 場 剖 面 特 性，應 採 用 以 機 動 性、準 確 性 高 的 聲 波 雷 達 (SODAR)為 監 測 儀 器，增 加 更 多 區 域 性 的 監 測 位 址 ， 有 益 於 國 內 數 據 的 完 整 性 分 析 。