UL在海上风场完成机舱式激光雷达湍流校验
一、前言
在海上风场对功率曲线进行测试时，测风是一个难题: 树立海上测风塔十分昂贵，而机舱式激光雷达尚未得到IEC标准的认可，测得的风速和湍流强度是否精确可靠，能够替代传统风杯式风速计，则一直没有定论。 如果解决了风速数据校验的问题，机舱式激光雷达作为海上测风的解决方案，将为海上测试节省巨大的开支。
近日，UL完成了一项机舱式激光雷达的校验工作，旨在验证激光雷达输出湍流的有效性。被验证的激光雷达是一种四束光的Leosphere WindIris机舱式激光雷达，验证的结果证明了该雷达在经过第三方标定后，测得的风速和湍流都是精确可靠的。
二、校验过程
激光雷达的校验分为两个阶段，第一步是激光雷达的第三方标定。
首先，激光雷达被放置在陆上试验风场30米高的平台上，与邻近两个同样为30米高的测风塔进行比对。
当激光雷达机头设置为正5°的仰角时，激光雷达底部的两束光(LOS2, LOS3)将平行于地面，并分别射向距离178米之外的两个测风塔。激光雷达记录的湍流以十分钟一个统计数据输出，并与计算得到的测风塔湍流均值进行比较，测试比较了近一个月的采集数据。其间，我们对湍流比率（测风塔湍流/雷达湍流）与雷达测得风速的关系进行了分析。
测风塔湍流与雷达湍流在测试期间体现了显著的相关性，在3m/s~10m/s的有效风速区间内，湍流比率接近于1，并均在[1±5%]的置信区间内。
第二步是把经过标定后的激光雷达安装在真实的海上风场。
我们把该激光雷达安装在兴化湾某测试风机上。激光雷达记录的风速，湍流会以十个距离门分别输出。因此，我们在第二阶段的测试中，验证了不同距离门对湍流信号准确性的影响。测试持续了两个月的时间，并剔除了扇区对湍流的影响。
可以说，经过统计数据对比说明，距离门对湍流没有显著影响。
三、结论
通过陆上及海上风场测试结果表明，激光雷达湍流可以有效溯源到风杯式测量仪湍流，并且在3m/s~10m/s的风速区间内，5%~25%的有效湍流区间内，激光雷达与风杯式测量仪呈线性关系，且湍流比率接近于1，并且在可用风速范围内保持稳定。
此次UL对于机舱式激光雷达湍流的验证，将为海上风机型式测试提供经济且有效的解决方案。目前，UL已经为众多客户提供了激光雷达验证、海上测风、基于机舱式激光雷达的功率曲线测试的服务项目。
