Senzor picătură

Senzor picătură Imagine în Infobox. Senzor picătură după impact.

Un Disdrometer sau disdromètre , este un instrument utilizat în meteorologie pentru măsurarea distribuției diametru al hidrometeori și viteza lor de cădere. Distribuția diametrului și numărul de particule din fiecare diametru permite calcularea ratei precipitațiilor, ceea ce ajută la calibrarea dispozitivelor de teledetecție , cum ar fi radarul meteorologic . Viteza de cădere este legată de precipitare faza , cu acest aparat , putem distinge ploaie , burniță , zăpadă , grindină sau lapoviță fără un observator uman. Acest dispozitiv este utilizat în cercetare, în stații meteo automate sau ca senzor de precipitații de-a lungul pistelor aeroportului.

Principiu

Există două tipuri de senzori de picătură: de impact sau optic.

Prin impact

Primul tip, prezentat în fotografiile de mai sus și în stânga, este un senzor de forță care transformă șocul cauzat de energia cinetică a hidrometeorului care se prăbușește într-un impuls electric a cărui amplitudine este proporțională cu masa sa și viteza de cădere. Cunoscând viteza cu un alt instrument, cum ar fi un profilator de vânt , putem deduce diametrul acestuia.

Acest tip de disdrometru este conceput pentru precipitații lichide. Forma ușor conică a plăcii mobile galbene de pe partea superioară a dispozitivului permite curgerea precipitațiilor pentru a face loc picăturilor ulterioare. În cazul zăpezii, ar fi de puțin folos din cauza masei scăzute a fulgilor și a unghiului de impact datorat transportului de către vânt.

Optic

Ideea generală a celui de-al doilea tip este de a utiliza un fascicul de lumină care va fi tăiat prin trecerea hidrometeorului . Un emițător și un senzor sunt așezate astfel orizontal, cu un spațiu între cele două pentru trecerea precipitațiilor. Puteți utiliza lumină vizibilă , infraroșu sau chiar microunde . Pentru a minimiza împrăștierea luminii prin aer și precipitații, laserele sunt acum utilizate cel mai des .

Când o picătură trece prin fasciculul de lumină, energia luminii primite de fotodioda senzorului scade. Amplitudinea și durata semnalului cauzat de trecerea căderii sunt proporționale, respectiv, cu secțiunea verticală și cu timpul de ședere (viteza de cădere) a căderii din volumul luminos. Amplitudinea semnalului de ieșire rezultat este, prin urmare, proporțională cu diametrul echivalent al țintei (diametrul ori viteza). Viteza de cădere a căderii prin fascicul este dedusă din raportul dintre înălțimea fasciculului și durata semnalului (adică timpul de ședere). Această estimare presupune că picătura trece perpendicular pe grindă. Acest tip de senzor poate fi utilizat pentru a măsura toate tipurile de precipitații, atât solide, cât și lichide.

Plasând două dispozitive de acest tip în unghi drept unul cu celălalt, obținem o vedere bidimensională a hidrometeorilor care trec prin grinzile lor. Folosind o cameră în loc de un senzor de lumină în fiecare dispozitiv, puteți obține imagini ale fiecărei ținte în mod individual. Poate fi folosit pentru a studia forma picăturilor de ploaie în funcție de diametrul lor sau forma fulgilor de zăpadă în funcție de temperatura exterioară.

Note și referințe

  1. Christian Salles și colab., „Un disdrometru optic pentru observarea granulometriei ploii pe sol. " (Versiunea din 16 noiembrie 2006 pe Arhiva Internet ) , CNRS ,22 iunie 2004.
  2. (în) Anton Kruger și Witold F. Krajewski , "  Disdrometru video bidimensional: o descriere  " , Journal of Atmospheric and Oceanic Technology , vol.  19, nr .  5,Mai 2020, p.  602-617 ( ISSN  1520-0426 , DOI  10.1175 / 1520-0426 (2002) 019 <0602: TDVDAD> 2.0.CO; 2 , citiți online [PDF] , accesat la 30 mai 2020 ).

Bibliografie