Способ определения абсолютной влажности воздуха Советский патент 1982 года по МПК G01W1/11 

1

Изобретение относится к измеритель: ной технике в метеорологии и может . быть использовано аля измерени;я средней абсолютной влажности воздуха в ес тественных условиях, в том числе с бсрга самолета в аиапазоне температур от -30 по +30С.

Известен способ ойрепеления абсолютной влажности путем регистрации интенсивности ультрафиолетового из/учения, Q Прошедшего через исследуемый объем воздуха и частично поглощенного парами воды, нахоцяшимися в возпухе, причем по величине зарегистрированной интенсиыюсти ультрафиолетового излучения судят об J5 абсолютной влажности возоуха l.

Наиболее близким к предлагаемому по технической суишости и востигаемоцу попожительному эффектэ является способ jO определения абсолютной влажности .путем измерения с помощью ионизадионной камеры интенсивнсжтн прошедшего через ио педуёмую в частично поглощенного

паракш воды, находящимися в исследуе л. воздухе, ультрафиолег{ ого излучения В {шапазоне длин волн 105О - 13 5О X и нахождения определяемой величины по измеренной интенсивности излучения 2J.

Однако непосредственное влияние на точность измерения оказывает изменение чувстзигепьности ионизационной камеры, обусловленное изменением температуры, старением, что затрудняет использование способа пря измерениях в естественных условиях и особенно при отрицательных температурах.

Целью изобретения является повышение точности измерений абсолютной влажности воздуха в естественных условиях при температуре от -ЗО до +ЗОС.

Поставленная цель достигается 4«м, ЧТО согласно способу- определения абсо лютной влажности воздуха nyi«M . измерения интенсивности прошедшего череэ ис-, следуемую срецу и частично поглсяцсяного нахоашнимися в ней парами воды ультрафиолетового излучения, ибмеряют интеграг| ЛЬнуго интенсивность излучения в ииапазонах Ьлин волн 1150 - 2ООО Аи 1650 20ОО А и по Отношению измеренных Величин сувят об абсолютной влажности воздуха. На чертеже показано устройство, peaли аутошее способ. Устройство состоит из источника 1. иэ лученкя - юйтериевой лампы с окном из фгористогх магния, помещенного в ее ко йус кварцевого фильтра 2 электромагнита 3, приаосшшего в цвижение фильтр, приемника 4 изо чения - фотоэлактронног) ум ножителя (ФЭУ) с фотокатодом из частич но восстановленного свинцовистого стекла и окном из .фтористого магния, элемента 5 сравнения выходного сигнала ФЭУ с сигналом блока б опортого сигаала, управляемого блока 7 питания ФЭУ, Устройство для осуществления способа работает следующим образом. Ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн 115О 20ОО А от источника 1 частично поглощается водяным пароМ и попадает на йриемник 4 излучения. Электрический сигнал, соответствующий интенсивности принимаемого излучения поступает на выход гигрометра.. При подаче напряжения на электромагнит 3 коротковолновая часть излучения отсекается фильтром 2 VI на приемник 4 изл чения поступает излучение в диапазоне длин волн 165О - 2ООО А. Параллельно включается элемент 5 сравнения. Он изменяет напряжение блока 7 питания ФЭУ таким образом, чтобы фотоэ/кктронное усиление , ФЭУ обеспечило равенство выходного сигнала опорному. Перед возвращением фильтра 2 в исходное положение элемент 5 сравнения запоминает установивщееся напряжение блока 7 питания ФЭУ, сохраняя тем самым его усиление постоянным до слецукн шего введения фильтра. Среднее значение абсолютной влажности измеряется сразу после выведения фильтра. Это соответствует наиболее точному снятию показаний. Нормированный сигнал однозначно определеяется средней абсолютной влажностью по формуле л I- ip-i-I, где U нормированный сигнал; ft измеряемая средняя . люты а я влажность {г/м ); )( - 1 :оэ4}фиц1гент пропускания фильтра;ПО,- значения относительной спектральной чувствительпосги тфиемника в диапазоне цлин . волн 1150-165О X и 1650. 2ООО X,Т т - интенсивность излучения ис CHi-oi-, -I с-лл точника в диапазоне 11501650 Аи 1650-2000 (сек-- )Г К К2 -ср€ Дние: эквивалентные значения коэффициента поглощения излучения в диапазоне 115О-165О А, 165О-2ОООА () Г : путь поглощения (см); PQ - (к/м ) констант а, значение абсолютной влажности, соответствующее пропорциональном давлению вод5эяого пара 100О гПа. . - « 01 Отнощения а Т определяются относительной .спектральной чувствительностью приемника излучения и относите- льной спектральной плотностью излучения источника в диапазоне длин волн 115О20ОО А и обладают существенно более вьюокой стабйльностью, чем интегральные характеристики: чувствительность приемника и интенсивность излучения источника, присутствующие в аналогичных формулах известных УФ гигрометров. Выбор спектральных диапазонов 11501650 Д и 1650-2ООО А является существенным, потому что расширение полосы принимаемого излучения за пределы 20ОО А чрезмерно увеличивает долю непоглощаемого водяным паром излучения и потому снижает точность измерения. В сдактральном диапазоне 11502ООО А интегральная чувствительность гигрометра к водяному пару более, чем в 1ОО раз превышает чувствительность к изменению парциального давления воздуха, несмотря на большие коэффициенты поглощения излучения кислородом. Интенсивность ультрафиолетового излучения в обакх диапазонах (115О-165О, 1650-2ООО А) при попадании на окна капель водного аэрозоля изменяется пропорпионально из-за.полного поглощения излучения с длиной волны короче 2ООО А в воде. Это позволяет скомпенсировать или, по крайней мере уменьшить ошибку при измерении средней абсолютной влажности в капельном .тумане, в облаках и т.д. Способ также допускает несильное загрязнение оксн, не обладающее избирательным поглощением в диапазоне И5О20ОО X, пылью, механическими частицами и г.ц,

Ульграфиолег вое излучение в диапазоне 135О-1650 А практически полностью поглсяцается воздухом при давлении более 500 гПа на более 2 см . Поэтому интенсивность принимаемого из/ учения в диапазоне 1650-2ООО А слабо зависит от изменения коротковолновой границы пропускания фильтра в пределах 13 50,1650 А.

Существенное различие в срепне-эквивалентных коэффициентах поглшцения ультрафиолетового излучения водяным паром в двух диапазонах сдектра (1150165О А и 1650-20ОО А) определяет достаточно высокую чувствительность гигрометра. Формула изобретения

Способ определения абсолютной влажности воздуха путем измерения интенсивности прошедшего через исследуемую среду и частично поглоиенного находящимися в ней парами воды ультрафиолетового из/5 ения, отличающийс тем, что, с целью повышения точности определения средней абсолютной влажности воздуха в естесгвенньпс условия измеряют интегральную ийтевсиЬность.излучения в диапазону длин волн А и 16 5О-2000 А и по отношению измеренных величин судят об абсолютной влажности воздуха.

. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

N. 462156, кл. Q 01W 1/11, 28.02.75.

2.Патент ГДР N 109О76,

кл. 42г) , 19/01, 28.12.73 (прототип).