IGF



Project

Psychrometr samolotowy i optyczna detekcja pary wodnej

Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, .


Project type: Research project

Affiliation: Institute of Geophysics, Atmospheric Physics Department

Project realisation: May 18, 2011 - Aug. 31, 2015

dr inż. Wojciech Kumala Investigator
mgr Jakub Nowak Investigator
prof. dr hab. Szymon P. Malinowski Project leader

Co-contractors:

<p>dr Michał Posyniak</p>

Projekt skończył się tylko częściowym sukcesem. Jego celem była konstrukcja i charakteryzacja trzech różnych (o różnych charakterystykach) czujników do pomiaru wilgotności powietrza z myślą o przyszłym zastosowaniu w badaniach atmosfery, w tym pomiarach z pokładu samolotu badawczego.

1) Skonstruowano trzy różne prototypy czujnika psychrometrycznego na bazie unikalnego termometru UFT z myślą o zastosowaniu do pomiarów z pokładu lekkiego samolotu, w szczególności pomiarów w chmurach. Wykazano zgodna z założeniami bardzo krótką stałą czasową konstrukcji, istotnie (o dwa rzędy wielkości) krótszą od stałej czasowej istniejących przyrządów. Niestety, żaden z prototypów nie pracował stabilnie. Mimo licznych testów, zmiany geometrii czujnika i wielu zbadanych wariantów zasilania wilgotnego termometru w wodę nie udało się uzyskać stabilnego pełnego zwilżenia wilgotnego termometru czujnika psychrometrycznego, a zatem stabilnego pomiaru wilgotności.

2) Skonstruowano pełni sprawny i działający zgodnie z założeniami szybki optyczny detektor pary wodnej z otwartą ścieżka pomiarową działający w podczerwieni. Badania w warunkach polowych w granicznej warstwie atmosfery pokazały, że przyrząd charakteryzuje się bardzo dobrym stosunkiem sygnału do szumu. Przyrząd porównano z jedynym dostępnym w świecie komercyjnym wilgotnościomierzem optycznym o równie krótkim czasie próbkowania (częstość 100 Hz). Pokazano, że skonstruowany detektor w podczerwieni charakteryzuje się w praktyce o trzy rzędy wielkości lepszym stosunkiem sygnału do szumu w wysokich częstościach niż przyrząd komercyjny. Według wiedzy autorów projektu jest to jedyny szybki czujnik wilgotności pracujący w tej linii widmowej absorpcji pary wodnej. Przyrząd jest skonstruowany w taki sposób, że istnieje możliwość adaptacji konstrukcji do zastosowania w pomiarach z pokładu samolotu.

3) Skonstruowano sprawny wysokoczuły detektor pary wodnej pracujący w podczerwieni i wykorzystujący metodę spektroskopii strat we wnęce optycznej. Wykazano jego wysoką czułość i możliwości zastosowania w badaniach atmosfery z pokładu samolotu, jednak nie w pełni udało się scharakteryzować jego właściwości. Zaproponowano wersję przyrządu z otwartą wnęką optyczną, przez którą swobodnie może przepływać powietrze atmosferyczne podczas lotu. Wersja ta nadaje się do zastosowania w pomiarach lotniczych. Wykazano to wykonując symulacje numeryczne przepływu powietrza przez detektor w warunkach lotu pomiarowego. Jest to jedyny „proof of concept” takiego przyrządu na świecie.


Back