|
|
|
| De microgolfrefractometer is een soort refractometer die de brekingsindex van lucht meet door gebruik te maken van de variatie van een microgolfsignaal dat erdoorheen gaat. Deze inrichting geeft een beter begrip van de voortplantingsproblemen van radiogolven, in het bijzonder zeer hoogfrequente signalen. Veranderingen in de index, met name grote hellingen, kunnen communicatiestoringen op microgolfverbindingen of ernstige storingen in de werking van radars veroorzaken. |
 |
| Een veel voorkomende refractometer |
|
|
 |
| Weergave van de variatie van N |
|
|
 |
| Refractometersensor gemonteerd op een vliegtuig |
|
| |
| Werking |
| |
| Het apparaat bestaat uit een microgolfholte waarvan de resonantiefrequentie een functie is van de grootte en de brekingsindex van de lucht die het bevat. De afmetingen bekend zijn, wordt de basisfrequentie bepaald tijdens kalibratie met een bekende brekingsindex. We kunnen de variatie van de frequentie van de golf als volgt koppelen aan de variatie van de brekingsindex. |
| |
| Meting van de luchtvochtigheid tijdens de vlucht |
| |
Luchtvochtigheid is een moeilijk te meten parameter, vooral aan boord van vliegtuigen waar temperatuurschommelingen aanzienlijk zijn.
Bovendien hebben traditionele sensoren reactietijden die nauwelijks compatibel zijn met de behoeften van specifieke onderzoeksmetingen aan
boord van vliegtuigen. De microgolfrefractometer is een uitstekende oplossing omdat de reactietijd per definitie erg kort is. De druk- en temperatuurparameters zijn eenvoudig te meten. Door brekingsindex te meten met de frequentievariatie, leiden we vervolgens de partiële waterdampdruk
af en dus de luchtvochtigheid. |
| |
De ontwerpers van microgolfrefractometers aan boord van vliegtuigen moesten echter het zeer cruciale probleem oplossen van de frequentievariatie als gevolg van de vervorming van de holte veroorzaakt door de grote temperatuurschommelingen. Deze kunnen gemakkelijk 80 ° C bereiken.
Een apparaat van dit type werd in de jaren negentig ontwikkeld door het
Centre for the Study of Terrestrial and Planetary Environments (CETP) in samenwerking met CERT. |
| Het principe van de refractometer kan worden uitgebreid tot radar zonder dat hiervoor een resonantieholte nodig is. Een radar zendt inderdaad microgolfpulsen uit die worden weerkaatst door de doelen die zich in de atmosfeer bevinden. Sommige van deze gronddoelen zijn vast (gebouwen, bruggen, communicatietorens, enz.) en kunnen worden beschouwd als de wand van een instrumentholte. De rendementen van deze doelen moeten altijd hetzelfde faseverschil hebben met betrekking tot het verzonden signaal als de lucht dezelfde kenmerken van temperatuur, druk en vochtigheid behoudt. |
| |
| Deze variabelen veranderen echter lokaal binnen het gebied dat door een radar wordt onderzocht, meestal met een straal van 240 km. Bovendien variëren ze in de tijd met de beweging van luchtmassa's. |
|
|
 |
| Een veel voorkomende refractometer |
|
| |
| Het is daarom mogelijk om het principe van de holterefractometer met een radar te gebruiken om de variaties in temperatuur, druk en vochtigheid van de ene plaats naar de andere in de onderzochte zone te visualiseren, evenals de variatie in de tijd op elk punt. |
| |
In de jaren negentig gebruikte dr. Frédéric Fabry van de J.S. Marshall Radar Observatory aan de McGill University in Montreal, Canada, voor dit doel weerradar. Hij ontwikkelde computeralgoritmen om de opbrengsten te verwerken en de waarde van N nabij de grond te extraheren.
Zodra brekingsindex is verkregen, is het mogelijk om zones te tekenen met dezelfde temperatuur- en vochtigheidskenmerken door die te
vergelijken die zijn verkregen met meteorologische stations in het gebied. De verkregen details zijn veel fijner dan die kunnen worden verkregen
met deze stations die tientallen of honderden kilometers van elkaar verwijderd zijn. |
| |
| Aangezien de straal stijgt met de afstand tot de radar als gevolg van de kromming van de aarde, is de nuttige straal van deze refractometer in het algemeen niet groter dan 40 km. Buiten deze afstand is de straal te ver van de grond om vaste doelen op te merken. Dit is echter voldoende om de warmere en vochtige zones op te merken waar onweersbuien zouden kunnen ontstaan,
of de passage van een koufront dat nog geen regen heeft geproduceerd, maar dat wel zou kunnen leiden tot onweersbuien. |
|
Bronnen: Wikipedia-fr, Wikipedia-en |
|
|
|
|
|
|
|
