Датчик Невзорова
Датчик с нагретой проволокой (
Принцип действия
Ещё с 1950-х годов было известно, что в ходе авиационных экспериментов водность облачной среды можно оценить, если измерить пульсации мощности тока, пропущенного через отрезок проволоки (англ. hot-wire), который обтекается набегающий потоком внешнего воздуха за бортом летательного аппарата[4].
Однако в 1970-х годах состоялся революционный прорыв в технологии измерений, связанный с методологией их проведения: новое поколение приборов начало создаваться, ориентируясь на принцип поддержания постоянной температуры у зондирующего отрезка проволоки. Подводимая электроэнергия, которая расходовалась на этот процесс, оказалась связана с относительным количеством влаги, оседающей на проволочном зонде. Преимуществом такого подхода стала отсутствие необходимости в калибровке[5].
В результате теоретических изысканий американских исследователей в 1978 году было предложено несложное соотношение, которое выразило водность среды через параметры проволочного зонда следующим образом[6][7]:
где:
- — конвективная потеря тепла из-за потока сухого воздуха,
- — полная потеря тепла,
- — теплота испарения,
- — температура испарения воды,
- — температура окружающего воздуха,
- — скорость набегающего потока воздуха,
- — площадь поперечного сечения проволочного зонда,
- — общая эффективность взаимодействия сенсора с капельной компонентой.
В 1980 году советский физик Анатолий Николаевич Невзоров уточнил, что в этой формуле в качестве параметра должна стоять «равновесная» температура, отвечающая за диффузионный перенос водяного пара[6][8].
История
Одна из первых полноценных моделей прибора этого класса была создана в середине 1970-х годов в Лаборатория физики облаков
В ходе четырёх экспериментальных кампаний, проведённых под эгидой канадского Научно-исследовательского совета (
Примечания
- ↑ РД 52.04.674-2006, 2006, Прямые измерения, с. 12—13.
- ↑ Korolev, Strapp, 1998, p. 1495—1496.
- ↑ Nevzorov Liquid Water Content (LWC) and Total Water Content (TWC) Probe Архивная копия от 30 апреля 2020 на Wayback Machine NASA Airborne Science Program
- ↑ Wendisch, Brenguier, 2013, Hot-Wire Techniques, p. 266—267.
- ↑ Wendisch, Brenguier, 2013, Hot-Wire Techniques, p. 267.
- ↑ 1 2 Wendisch, Brenguier, 2013, Hot-Wire Techniques, p. 268.
- ↑ King, Parkin, Handsworth, 1978.
- ↑ Nevzorov, 1980.
- ↑ 1 2 3 Korolev, Strapp, 1998, p. 1495.
- ↑ Исследования облачных и динамических структур атмосферных образований умеренных широт Архивная копия от 24 декабря 2019 на Wayback Machine Отдел физики облаков и активных воздействий, ФГБУ «ЦАО»
- ↑ Veal, Cooper, Vali, Marwitz, 1977, Liquid water content, p. 246.
- ↑ Nguyen, Wolde, Korolev, 2019.
Источники
- Руководство по искусственному вызыванию осадков для охраны лесов от пожаров : РД 52.04.674-2006. — М. : Метеоагентство Росгидромета, 2006.
- W. D. King, D. A. Parkin, and R. J. Handsworth. A Hot-Wire Liquid Water Device Having Fully Calculable Response Characteristics : [англ.] // Journal of Applied Meteorology and Climatology. — 1978. — Vol. 17. — P. 1809–1813.
- A. V. Korolev, J. W. Strapp. The Nevzorov Airborne HotWire LWC – TWC Probe : Principle of Operation and Performance Characteristics : [англ.] // American Meteorological Society. — 1998. — Vol. 15 (December). — P. 1495–1510.
- A. Nevzorov. Aircraft cloud water content meter : [англ.] // Comm. a la 8eme conf. int. sur la phys. des nuages. — Clermont–Ferrand, France, 1980. — P. 701–703.
- C. M. Nguyen, M. Wolde, A. Korolev. Determination of Ice Water Content (IWC) in tropical convective clouds from X-band dual-polarization airborne radar : .
- D. Veal, W. Cooper, G. Vali, J. D. Marwitz. Some Aspects of Aircraft Instrumentation for Storm Research : .
- Airborne Measurements for Environmental Research : Methods and Instruments : [англ.] / M. Wendisch, J.-L. Brenguier. — Wiley-VCH, 2013. — ISBN 978-3-527-40996-9.