SU945837A1

SU945837A1 - Method of air absolute humidity determination

Info

Publication number: SU945837A1
Application number: SU813238581A
Authority: SU
Inventors: Михаил Юрбьевич Мезрин
Original assignee: Центральная аэрологическая обсерватория
Priority date: 1981-01-12
Filing date: 1981-01-12
Publication date: 1982-07-23

Description

1one

Изобретение относитс к измеритель: ной технике в метеорологии и может . быть использовано ал измерени; средней абсолютной влажности воздуха в ес тественных услови х, в том числе с бсрга самолета в аиапазоне температур от -30 по +30С.The invention relates to a meter: a noah technique in meteorology and may. be measured al; the average absolute humidity of air in natural conditions, including from the airplane's airfield in the range of temperatures from -30 to + 30C.

Известен способ ойрепелени абсолютной влажности путем регистрации интенсивности ультрафиолетового из/учени , Q Прошедшего через исследуемый объем воздуха и частично поглощенного парами воды, нахоц шимис в возпухе, причем по величине зарегистрированной интенсиыюсти ультрафиолетового излучени суд т об J5 абсолютной влажности возоуха l.There is a method of absolute humidity by registering the intensity of ultraviolet radiation from / student, Q Air passing through the investigated volume and partially absorbed by water vapor, which occurs in air, and the absolute intensity of ultraviolet radiation judged by J5 absolute humidity of air l.

Наиболее близким к предлагаемому по технической суишости и востигаемоцу попожительному эффектэ вл етс способ jO определени абсолютной влажности .путем измерени с помощью ионизадионной камеры интенсивнсжтн прошедшего через ио педуёмую в частично поглощенногоThe closest to the positive effect proposed by technical reason and the achievable effect is the method of determining the absolute humidity. By measuring with the help of an ionization chamber, the intensity passed through and partially absorbed

паракш воды, наход щимис в исследуе л . воздухе, ультрафиолег{ ого излучени В {шапазоне длин волн 105О - 13 5О X и нахождени определ емой величины по измеренной интенсивности излучени 2J.paraksh of water in the study l. air, ultraviolet radiation in a wavelength range of 105 O - 13 5 O X and finding a measurable value from the measured radiation intensity 2J.

Однако непосредственное вли ние на точность измерени оказывает изменение чувстзигепьности ионизационной камеры, обусловленное изменением температуры, старением, что затрудн ет использование способа пр измерени х в естественных услови х и особенно при отрицательных температурах.However, a change in the sensitivity of the ionization chamber, due to a change in temperature and aging, has a direct impact on the measurement accuracy, which makes it difficult to use the method of measuring in natural conditions and especially at negative temperatures.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерений абсолютной влажности воздуха в естественных услови х при температуре от -ЗО до +ЗОС.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements of the absolute humidity of air in natural conditions at temperatures from -ZO to + AIA.

Поставленна цель достигаетс 4«м, ЧТО согласно способу- определени абсо лютной влажности воздуха nyi«M . измерени интенсивности прошедшего череэ ис-, следуемую срецу и частично поглс цс ного нахоашнимис в ней парами воды ультрафиолетового излучени , ибмер ют интеграг| ЛЬнуго интенсивность излучени в ииапазонах Ьлин волн 1150 - 2ООО Аи 1650 20ОО А и по Отношению измеренных Величин сув т об абсолютной влажности воздуха . На чертеже показано устройство, peaли аутошее способ. Устройство состоит из источника 1. иэ лученк - юйтериевой лампы с окном из фгористогх магни , помещенного в ее ко йус кварцевого фильтра 2 электромагнита 3, приаосшшего в цвижение фильтр, приемника 4 изо чени - фотоэлактронног) ум ножител (ФЭУ) с фотокатодом из частич но восстановленного свинцовистого стекла и окном из .фтористого магни , элемента 5 сравнени выходного сигнала ФЭУ с сигналом блока б опортого сигаала, управл емого блока 7 питани ФЭУ, Устройство дл осуществлени способа работает следующим образом. Ультрафиолетовое излучение в диапазоне длин волн 115О 20ОО А от источника 1 частично поглощаетс вод ным пароМ и попадает на йриемник 4 излучени . Электрический сигнал, соответствующий интенсивности принимаемого излучени поступает на выход гигрометра.. При подаче напр жени на электромагнит 3 коротковолнова часть излучени отсекаетс фильтром 2 VI на приемник 4 изл чени поступает излучение в диапазоне длин волн 165О - 2ООО А. Параллельно включаетс элемент 5 сравнени . Он измен ет напр жение блока 7 питани ФЭУ таким образом, чтобы фотоэ/кктронное усиление , ФЭУ обеспечило равенство выходного сигнала опорному. Перед возвращением фильтра 2 в исходное положение элемент 5 сравнени запоминает установивщеес напр жение блока 7 питани ФЭУ, сохран тем самым его усиление посто нным до слецукн шего введени фильтра. Среднее значение абсолютной влажности измер етс сразу после выведени фильтра . Это соответствует наиболее точному сн тию показаний. Нормированный сигнал однозначно определе етс средней абсолютной влажностью по формуле л I- ip-i-I, где U нормированный сигнал; ft измер ема средн . люты а влажность {г/м ); )( - 1 :оэ4}фиц1гент пропускани фильтра; ПО,- значени относительной спектральной чувствительпосги тфиемника в диапазоне цлин . волн 1150-165О X и 1650 . 2ООО X,Т т - интенсивность излучени ис CHi-oi- , -I с-лл точника в диапазоне 11501650 Аи 1650-2000 (сек-- )Г К К2 -ср€ Дние: эквивалентные значени коэффициента поглощени излучени в диапазоне 115О-165О А, 165О-2ОООА () Г : путь поглощени (см); PQ - (к/м ) констант а, значение абсолютной влажности, соответствующее пропорциональном давлению вод5э ого пара 100О гПа. . - « 01 Отнощени а Т определ ютс относительной .спектральной чувствительностью приемника излучени и относите- льной спектральной плотностью излучени источника в диапазоне длин волн 115О20ОО А и обладают существенно более вьюокой стабйльностью, чем интегральные характеристики: чувствительность приемника и интенсивность излучени источника , присутствующие в аналогичных формулах известных УФ гигрометров. Выбор спектральных диапазонов 11501650 Д и 1650-2ООО А вл етс существенным , потому что расширение полосы принимаемого излучени за пределы 20ОО А чрезмерно увеличивает долю непоглощаемого вод ным паром излучени и потому снижает точность измерени . В сдактральном диапазоне 11502ООО А интегральна чувствительность гигрометра к вод ному пару более, чем в 1ОО раз превышает чувствительность к изменению парциального давлени воздуха, несмотр на большие коэффициенты поглощени излучени кислородом. Интенсивность ультрафиолетового излучени в обакх диапазонах (115О-165О, 1650-2ООО А) при попадании на окна капель водного аэрозол измен етс пропорпионально из-за.полного поглощени излучени с длиной волны короче 2ООО А в воде. Это позвол ет скомпенсировать или, по крайней мере уменьшить ошибку при измерении средней абсолютной влажности в капельном .тумане, в облаках и т.д. Способ также допускает несильное загр знение оксн, не обладающее избирательным поглощением в диапазоне И5О20ОО X, пылью, механическими частицами и г.ц,The goal is reached 4 "m, that according to the method of determining the absolute humidity of air nyi" M. the intensity of the past through the test, the sample and partially absorbed by its ultraviolet water vapor in it with water vapor, integrate | The intensity of radiation in the Lyn wave bands is 1150-2OOO Au 1650 20OO A and in relation to the measured values of suv t about the absolute humidity of the air. The drawing shows the device, pee autoshay way. The device consists of a source of a 1.m cell lamp with a window made of magnesian magnesite placed in its casing of a quartz filter 2 electromagnet 3, which has been attached to a filter, and a receiver 4 of which is photoelectronically intelligent (photomultiplier) with a photocathode of partly reduced lead glass and a window made of magnesium fluoride, element 5 comparing the output signal of the photomultiplier with the signal of the portable signal block, controlled by the power supply unit 7 of the photomultiplier, the device for implementing the method works as follows. Ultraviolet radiation in the wavelength range 115 ° -20OOA from source 1 is partially absorbed by water vapor and enters the primary radiation source 4. An electrical signal corresponding to the intensity of the received radiation enters the output of the hygrometer. When voltage is applied to the electromagnet 3, the short-wave part of the radiation is cut off by the 2 VI filter and the receiver 4 is emitting radiation in the wavelength range 165O - 2OOO A. In parallel, the comparison element 5 is turned on. It changes the voltage of the PMT power supply unit 7 in such a way that the photoelectric / kctron amplification of the PMT ensures that the output signal is equal to the reference one. Before returning the filter 2 to the initial position, the comparison element 5 memorizes the steady-state voltage of the power supply unit 7 of the PMT, thereby maintaining its gain constant until the next injection of the filter. The average value of the absolute humidity is measured immediately after removing the filter. This corresponds to the most accurate reading. The normalized signal is uniquely determined by the average absolute humidity by the formula l I-ip-i-I, where U is the normalized signal; ft measurable average lyuty and humidity (g / m); ) (- 1: oe4} fit filter transmission agent; software, —the relative spectral sensitivity of the receiver of the wave detector in the wavelength range of 1150-165O X and 1650. 2OOO X, T t is the radiation intensity of CHi-oi-, -I s-l point in the range 11501650 Au 1650-2000 (sec--) G K K2-Wed € Day: equivalent values of the absorption coefficient of radiation in the range 115О-165О А, 165О-2ОООА () G: absorption path (cm); PQ - (k / m) of the constants a, the value of the absolute humidity corresponding to the proportional pressure of water vapor 5 e 100 OgPa. - "01 Ratio a T are determined by the relative spectral the sensitivity of the radiation receiver and the relative spectral density of the radiation source in the 115O20OOA wavelength range and have significantly more stable stability than the integral characteristics: the sensitivity of the receiver and the radiation intensity of the source present in similar formulas of the known UV hygrometers Selection of spectral ranges 11501650 D and 1650 -2OOO A is significant because the expansion of the received radiation band beyond 20OO A excessively increases the proportion of non-absorbable water. therefore reduces the accuracy of the measurement. In the subtral range of 11502OOO A, the integral sensitivity of the hygrometer to water vapor is more than 1OO times the sensitivity to changes in the partial pressure of air, despite the large absorption coefficients of the emission of oxygen. The intensity of ultraviolet radiation in the occ bands (115O-165O, 1650-2OOO A) when droplets of water aerosol hit the windows changes proportionally due to the full absorption of radiation with a wavelength shorter than 2OOO A in water. This makes it possible to compensate for, or at least reduce, the error in measuring the average absolute humidity in droplet fog, in clouds, etc. The method also allows light contamination with ox, which does not have selective absorption in the I5O20OO X range, dust, mechanical particles and g.

Ульграфиолег вое излучение в диапазоне 135О-1650 А практически полностью поглс цаетс воздухом при давлении более 500 гПа на более 2 см . Поэтому интенсивность принимаемого из/ учени в диапазоне 1650-2ООО А слабо зависит от изменени коротковолновой границы пропускани фильтра в пределах 13 50 ,1650 А.Ultraviolet radiation in the range 135O-1650 A is almost completely absorbed by air at a pressure of more than 500 hPa for more than 2 cm. Therefore, the intensity of the received from / student in the range of 1650-2OOO A weakly depends on the change in the short-wavelength bandwidth of the filter within 13 50, 1650 A.

Claims

1. USSR author's certificate

N. 462156, class Q 01W 1/11, 02.22.75.

2. GDR patent N 109O76,

cl. 42g), 19/01, 12.28.73 (prototype).