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Contrôle sur site de capteurs vent soniques

Mercredi 19 avril 2017

L’activité météorologique, même si elle reste une science, suit une tendance conduisant à des applications de sécurité pour les êtres humains et pour des structures (immeubles, autoroutes, etc).

Dans notre société, le fait de parler de sécurité crée un lien avec la responsabilité civile. Dans un tel cas, cela conduit aux lois et plus spécifiquement à la législation permettant de définir l’état métrologique d’un instrument de mesure. Cette situation a engendré la naissance d’entités comme le NIST aux Etats Unis et le COFRAC en France. Ils ont développé des méthodes et des instruments de référence.

Pour la vitesse du vent, la référence est la soufflerie. C’est un instrument coûteux et fixe. A chaque risque de blessures et de mise en danger de la vie, des règles coûteuses et astreignantes apparaissent.
C’est un excellent concept mais la réalité est assez différente. Ce principe est en compétition chaque jour avec le mot budget.
Le fait d’envoyer un capteur depuis son lieu d’installation jusqu’à une soufflerie requière un instrument de rechange, de la main d’œuvre et des frais de transport.
Une des idées transmises à travers certaines publicités met en avant les instruments «sans maintenance», c’est en réalité un rêve et un concept marketing.
Effectivement, l’absence de partie mobile, réduit l’activité de maintenance. Cependant, l’interaction avec les poussières ambiantes peut affecter les données transmises par les éléments de mesure. On ne sait jamais si les données sont cohérentes sans effectuer une comparaison avec un autre système.

A travers les deux paragraphes précédents, le but de cette communication devient relativement simple : comment déterminer, sur site, la cohérence des mesures transmises par un capteur vent sonique ?

La première condition est de s’assurer que la référence et l’instrument contrôlés seront soumis au même vent ou presque. Cela implique que l’air entourant les instruments se déplace en régime laminaire. En terrain ouvert une telle condition est presque impossible à obtenir. La solution est de traiter les données via une moyenne standard. Dans la définition de l’intervalle d’intégration, il est nécessaire de garder à l’esprit que la réalisation d’une moyenne réduit l’amplitude de variation d’un signal mais aussi que les turbulences doivent être minimisées.

Un autre sujet est la gamme de validité de la comparaison. Ce contrôle doit être assez rapide et s’effectuer en quelques jours. Ce n’est pas simple d’obtenir une grande variation de la vitesse du vent durant une courte période. La figure ci-dessous montre l’exemple d’un sonique 3D déployé dans notre parc instrumental.

La méthode la plus simple pour déterminer un coefficient correctif de pente est d’utiliser les coordonnées cartésiennes appelées en sciences atmosphériques u, v et w.

L’approche sur site du contrôle qualité de données des capteurs est récente et aura besoin d’être utilisée et décrite pour devenir une méthode reconnue dans le monde de la mesure atmosphérique.

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