Nevzorov érzékelő

A forróhuzalos szonda , a  Nevzorov-szonda [1] ( Nevzorov-szonda ) [2] [ 3] vagy az állandó hőmérsékletű víztartalom-érzékelő egyfajta kutatóműszer, amelyet teljes és folyékony víztartalom mérésére használnak . felhős környezet repülés közben azon keresztül repülő laboratóriumokban .  

Hogyan működik

Az 1950-es évek óta ismeretes, hogy a repülési kísérletek során a zavaros közeg víztartalma megbecsülhető egy huzaldarabon ( angol.  hot-wire ) áthaladó áram erejének hullámzásainak mérésével , amelyet a külső levegő érkező, a repülőgép fedélzetén átáramló áramlása áramlik körbe [4] .

Az 1970-es években azonban forradalmi áttörés következett be a mérések technológiájában a végrehajtásuk módszertanához kapcsolódóan: megkezdődött a készülékek új generációjának létrehozása, amely a szondázó huzaldarabon az állandó hőmérséklet fenntartásának elvét helyezte előtérbe. Az erre a folyamatra fordított betáplált elektromos energia a huzalszondán lerakódott nedvesség relatív mennyiségével függött össze. Ennek a megközelítésnek az az előnye, hogy nem volt szükség kalibrációra [5] .

Amerikai kutatók 1978-as elméleti kutatásának eredményeként egy egyszerű összefüggést javasoltak, amely a közeg víztartalmát a drótszonda paraméterein keresztül a következőképpen fejezi ki [6] [7] :

ahol:

- konvektív hőveszteség a száraz légáramlás miatt, - teljes hőveszteség a párolgási hő, a víz párolgási hőmérséklete, - környezeti levegő hőmérséklete, a beáramló levegő sebessége, a huzalszonda keresztmetszete, az érzékelő és a cseppkomponens közötti kölcsönhatás általános hatékonysága.

1980-ban Anatolij Nyikolajevics Nyevzorov szovjet fizikus tisztázta, hogy ebben a képletben az „egyensúlyi” hőmérsékletnek, amely a vízgőz diffúziós átviteléért felelős, paraméternek kell lennie [6] [8] .

Történelem

Az ebbe az osztályba tartozó műszer egyik első teljes értékű modelljét az 1970-es évek közepén hozták létre a Szovjetunió Központi Aerológiai Obszervatóriumának (TsAO) Felhőfizikai Laboratóriumában "Felhő víztartalom-mérő" néven. Az eredetileg elkészített mérőberendezés-minta csak a teljes víztartalom becslésére volt képes, azonban a későbbi változatokban annak áramkörét kiegészítették a felhőközeg jégkomponensére érzéketlen szenzorokkal, amelyek lehetővé tették a folyadék mennyiségének, ill. szilárd fázisok egymástól függetlenül kellő pontossággal. Így a Nevzorov szenzor lett az első olyan eszköz, amely a kevert felhők fáziskomponenseinek valós idejű mérését biztosította [9] . Az eszköz létrehozásával kapcsolatos fő munkákat A. N. Nevzorov végezte. A jövőben működési elve szolgált alapul számos különböző rendszer létrehozásához, amelyek alkalmazásra találtak Kubában , Kanadában , Iránban és számos más országban végzett alkalmazott légköri kutatásokban [10] . A 20. század utolsó évtizedeiben a King's víztartalom-érzékelők a PMS rendszer részeként ( Particle Measuring Systems ) és a Johnson-Williams víztartalom-érzékelők [9] váltak a legnépszerűbbekké . Konfigurációjuk két huzalszondát tartalmaz, amelyek egymáshoz képest keresztben vannak felszerelve úgy, hogy az egyik szonda a nem haladó légáram mentén, a másik pedig arra merőlegesen van irányítva. Így az első szonda segít kiküszöbölni a szembejövő áramlás hatását, korrigálja a hőmérséklet és a környezet nyomásának változásait [11] 

A Canadian Research Council ( English  National Research Council ) égisze alatt lebonyolított négy kísérleti kampány során kiderült, hogy a fűtött huzalos szenzoron alapuló műszerek pontossága körülbelül 10-20%, a mérési érzékenység pedig 0,003 - 0,005 g / m 3 [9] . Ez lehetővé tette, hogy a felhők távérzékelésére radar módszerekkel végzett mérések kalibrálására használják őket [12] .

Jegyzetek

1. ↑ RD 52.04.674-2006, 2006 , Közvetlen mérések, p. 12-13.
2. ↑ Koroljev, Strapp, 1998 , p. 1495-1496.
3. ↑ A Nevzorov folyékony víztartalom (LWC) és a teljes víztartalom (TWC) szonda archiválva : 2020. április 30. a Wayback Machine NASA Airborne Science Programban
4. ↑ Wendisch, Brenguier, 2013 , Hot-Wire Techniques, p. 266-267.
5. ↑ Wendisch, Brenguier, 2013 , Hot-Wire Techniques, p. 267.
6. ↑ 1 2 Wendisch, Brenguier, 2013 , Hot-Wire Techniques, p. 268.
7. ↑ King, Parkin, Handsworth, 1978 .
8. ↑ Nyevzorov, 1980 .
9. ↑ 1 2 3 Koroljev, Strapp, 1998 , p. 1495.
10. ↑ A mérsékelt övi szélességi körök légköri képződményeinek felhő- és dinamikus struktúráinak tanulmányozása Archív másolat 2019. december 24-i dátummal a Wayback Machine Department of Cloud Physics and Active Impacts, központi közigazgatási körzetben
11. ↑ Borjú, Cooper, Vali, Marwitz, 1977 , Folyékony víztartalom, p. 246.
12. ↑ Nguyen, Wolde, Koroljev, 2019 .

Források

• Irányelvek a csapadék mesterséges előidézésére az erdők tüzek elleni védelmében  : RD 52.04.674-2006. - M .  : Roshydromet Meteo Ügynöksége, 2006.
• W.D. King, D.A. Parkin és R.J. Handsworth. Teljesen kiszámítható válaszjellemzőkkel rendelkező forró vezetékes folyékony vizes készülék  : [ eng. ] // Journal of Applied Meteorology and Climatology. - 1978. - 1. évf. 17. - P. 1809-1813.
• AV Korolev, JW Strapp. A Nevzorov Airborne HotWire LWC - TWC szonda : Működési elv és teljesítményjellemzők  : [ eng. ] // Amerikai Meteorológiai Társaság. - 1998. - 1. évf. 15 (december). - P. 1495-1510.
• A. Nyevzorov. Repülőgép felhő víztartalom mérő : [ eng. ] // Comm. a la 8eme conf. int. sur la phys. des nuages. - Clermont-Ferrand, Franciaország, 1980. - P. 701-703.
• CM Nguyen, M. Wolde, A. Korolev. Jégvíztartalom (IWC) meghatározása trópusi konvektív felhőkben X-sávos kettős polarizációs légi radarból  : [ eng. ] // Atmoszférikus mérési technikák. - 2019. - március 1. - doi : 10.5194/amt-2019-62 .
• D. Veal, W. Cooper, G. Vali, J. D. Marwitz. A viharkutatási repülőgép-műszerezés néhány szempontja: [ eng. ] // Jégeső: A jégeső-tudomány és a jégeső-elnyomás áttekintése. – Amerikai Meteorológiai Társaság, 1977. – P. 237–255. - ISBN 978-1-935704-30-0 . - doi : 10.1007/978-1-935704-30-0 .
• Levegőben végzett mérések környezetkutatáshoz: Módszerek és eszközök: [ eng. ]  / M. Wendisch, J.-L. Brenguier. - Wiley-VCH, 2013. - ISBN 978-3-527-40996-9 .