Generalites sur les instruments meteorologiques

Stations météorologiques d’observations

Les stations météorologiques d‟observation sont les lieux où l‟on mesure ou évalue un ou plusieurs éléments météorologiques Chaque pays devrait établir sur son territoire un réseau de station synoptiques, climatologiques, aéronautiques, agrométéorologiques, etc. L‟emplacement de chaque station doit être choisi de sorte que les instruments puissent y être exposé d‟une manière correcte et que les observations faites sans instruments puisent y être exécutées d‟une manière satisfaisante. Chaque station synoptique doit être située de manière à fournir des données météorologiques représentatives de la région dans laquelle elle se trouve. Chaque station climatologique doit être située en un lieu et dans des conditions telles que son fonctionnement soit assuré pendant une période d‟au moins dix ans et que son exposition ne soit pas modifiée pendant une période prolongée, à moins que cette station ne soit destinée à une fin spéciale justifiant son fonctionnement pendant un laps de temps plus court. Les alentours de la station ne doivent jamais, au cours des années, subir des modifications qui puissent altérer l‟homogénéité des séries d‟observations. Chaque station de la météorologie doit être située en un lieu représentatif des conditions naturelles et des caractéristiques de l‟agriculture dans la région où elle se trouve.

Stations climatologiques
Une station climatologique est une station où l‟on effectue des observations pour les besoins d‟étude climatologique. Le climat correspond aux conditions météorologiques considérées sur une longue période. Les données météorologiques provenant des stations synoptiques peuvent aussi être utilisées à de fins climatologiques.

Stations de météorologie aéronautique
Ses stations sont situées aux aérodromes. Elles sont créées pour répondre aux besoins particuliers de l‟aviation. On peut également y effectue des observations synoptiques et climatologiques.

Stations de météorologie agricole
Ces stations sont créées dans le but de fournir une assistance à l‟agriculture. On y fait des observations particulières sur le milieu physique ainsi que des observations de caractère biologique.

Stations spéciales
Ces stations sont créées dans le but d‟observer des phénomènes météorologiques particuliers : observations des parasites atmosphériques, détections par radar des nuages et des hydrométéores, hydrologies, mesure de rayonnement ou de l‟ozone, microclimatologie, chimie atmosphérique, électricité atmosphérique.

Types d’observations

Observations synoptiques

Dans toutes les stations du réseau synoptique, les observations et les mesures portent sur les éléments suivants :

Observations sensorielles
– Nébulosité (qualité, identification, et hauteur des nuages)
– Visibilité
– Temps présent
– Phénomènes spéciaux
– Etat du sol
– Temps passé .

Observations instrumentales
– Température de l‟air
– Température extrême (maxima et minima)
– Température du sol (aux profondeurs de 5, 10, 20, 50 et 100)
– Température minima du sol gazonneux (5cm au-dessus du sol)
– Précipitation, quantité et intensité
– Humidité
– Direction et vitesse du vent
– Pression atmosphérique
– Tendance de la pression atmosphérique
– Caractéristique de la tendance de la pression atmosphérique
– Evaporation
– Insolation
– Rayonnement .

Une station synoptique peut être chargée d‟exécuter d‟autres observations et mesures en cas de nécessité.

Observations climatologiques

Les observations faites par une station climatologiques portent sur les éléments suivants :

Observations sensorielles
– Nébulosité
– Visibilité
– Temps
– Phénomènes spéciaux

Observations instrumentales
– Température de l‟air
– Température extrême
– Température du sol
– Précipitation
– Evaporation
– Humidité
– Insolation
– Pression
– Direction et vitesse du vent
Une station climatologique peut être chargée d‟effectuer d‟autres observations et mesures en cas de nécessité.

Observations aéronautiques (sensorielles et instrumentales)

– Direction et vitesse du vent
– Visibilité
– Temps
– Nébulosité
– Pression atmosphérique
– Température

Les procédures de travail dans une station aéronautique seront conformes aux normes et pratiques recommandées par l‟OACI.

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Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I GENERALITES SUR LES INSTRUMENTS METEOROLOGIQUES
I.1 Stations météorologiques d’observations
I.2 Classification des stations
I.2.1 Stations synoptiques
I.2.2 Stations climatologiques
I.2.3 Stations de météorologie aéronautique
I.2.4 Stations de météorologie agricole
I.2.5 Stations spéciales
I.3 Types d’observations
I.3.1 Observations synoptiques
I.3.1.1 Observations sensorielles
I.3.1.2 Observations instrumentales
I.3.2 Observations climatologiques
I.3.2.1 Observations sensorielles
I.3.2.2 Observations instrumentales
I.3.3 Observations aéronautiques (sensorielles et instrumentales)
I.3.4 Observations agrométéorologiques
I.3.4.1 Observations sensorielles
I.3.4.2 Observations instrumentales
I.3.5 Observations pluviométriques
I.3.6 Observations spéciales
I.4 Heures des observations
I.4.1 Heures d‟observations synoptiques de surface
I.4.2 Heures des observations climatologiques
I.5 Ordre chronologique des observations météorologiques
I.6 Emplacement et exposition des instruments
I.6.1 Site de la station
I.6.2 Parc d‟instruments
I.7 Aspects spécifiques des mesures météorologiques
I.8 Mesures météorologiques directes et indirectes
I.9 Diagramme d’un instrument météorologique
I.9.1 Instruments de mesure analogique
I.9.2 Instruments de mesure numérique
I.10 Comportement dynamique des instruments de mesure – Instrument de mesure de premier ordre – Instrument de mesure de second ordre – Caractéristiques général des instruments météorologiques
I.10.1 Temps de stabilisation
Les instruments (ou systèmes) de mesure de premier ordre
Les instruments (ou systèmes) de mesure de second ordre
I.10.2 La précision
I.1O.3 La sensibilité
I.10.4 Spécificité de réponse
I.10.5 Linéarité de réponse
I.10.6 Régularité
I.10.7 La simplicité et la commodité d‟utilisation et d‟entretien
I.10.8 La solidité de construction
I.10.9 La fiabilité
PARTIE II CONCEPTION ET SIMULATION DU SYSTEME
II.1 Contexte du mémoire
II.2 Cahier des charges
II.3 L’anémomètre
II.3.1 La force du vent – Caractéristiques – Mesure
Calculs d’un anémomètre à coupelles
II.3.2 Principe de fonctionnement de l‟anémomètre
II.4 La girouette
II.5 Le thermomètre
I.5.1 Généralités sur la chaleur et la température
La chaleur
La température
I.5.2 Echelles de température
II.5.3 Mesure de température en météorologie
II.5.4 Le capteur électronique du thermomètre
II.6 La carte d’acquisition
II.6.1 Généralité sur les microcontrôleurs PIC
Différentes familles des PIC
Identification d‟un Pic
II.6.2 Le microcontrôleur PIC18F4550
II.6.2.1 Vue d‟ensemble
Les caractéristiques principales du 18F4550
Aspect externe du PIC18F4550
Structure interne du PIC
II.6.2.2 Organisation des mémoires
Mémoire programme
Mémoire de Données RAM
Mémoire de Données EEPROM
II.6.2.3 Le reset du microcontrôleur
II.6.2.4 Les bits de configuration du microcontrôleur
II.6.2.5 Le circuit de génération d‟horloge
II.6.2.6 Fonctionnement des entrées/sorties du Pic18f4550
II.6.2.7 Les Timers ou Compteur
Le Timer0
Le Timer1
Le Timer2
II.6.2.8 Le Watch Dog Timer
II.6.2.9 Les interruptions
Généralité sur les interruptions
Les interruptions sur le PIC18F4550
II.6.3 Le Convertisseur Analogique Numérique ou ADC
II.6.3.1. Généralité sur l‟ADC (Analogic Digital Converter ADC en anglais)
Echantillonnage/Blocage
La quantification
Le codage
II.6.3.2 Le CAN du microcontrôleur
II.6.4 Le port USB et sa fonctionnalité
II.6.4.1 Généralité sur l‟USB
II.6.4.2 Notions importantes pour commencer avec l‟USB
Le câble USB
Choix « Low » ou « Full » USB
Temps de connexion et de déconnexion
Le codage NRZI
Alimentation USB
Différents types de transfert
L’énumération
II.6.4.3 Les descripteurs
Device Descriptor
Configuration descriptor
Interface descriptor
Endpoint descriptor
HID descriptor
II.6.4.4 Le bus USB
Principe du bus USB
Topologie du Bus USB
Protocole USB
Type de paquet USB
II.7 Programmation du PIC 18F4550
II.7.1 Les étapes de la programmation de pic
II.7.2 Programmation en langage C
II.7.2.1 L‟environnement MPLAB
II.7.2.2 Le programmateur PIC Pickit3
II.8 Dimensionnement de l’alimentation
II.9 Programmation host
II.9.1 Operating System
II.9.2 Les fichiers .INF
Règles à respecter et recommandation pour concevoir un fichier INF
Applications des fichiers INF
Rôle du fichier INF
II.9.3 Les drivers .SYS
Définitions d‟un driver .SYS
Création d‟un driver avec le DDK
II.10 Simulation du système
PARTIE III REALISATION, ETALONNAGE ET INTERPRETATION DES RESULTATS
III.1 Réalisation du système
III.1.1 L‟anémomètre
La partie électrique de l‟anémomètre
Réalisation de la partie mécanique
III.1.2 La girouette
La partie électrique de la girouette
Réalisation de la partie mécanique
III.1.3 Le thermomètre
III.1.3 Réalisation de la carte d‟acquisition
III.1.3 Réalisation de l‟alimentation
III.2 Etalonnage et Interprétation des résultats
III.2.1 L‟étalonnage
Etalonnage de la girouette
Etalonnage de l‟anémomètre
Etalonnage du thermomètre
III.2.2 Interpretation des résultats
III.2.2.1 La carte d‟acquisition
III.2.2.2 L‟anémomètre
III.2.2.3 La girouette
III.2.2.3 Le thermomètre
CONCLUSION
ANNEXES