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Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole 2 - 27/09/2013 1 SAWfPHY (Surface Acoustic Wave frost Point HYgrometer)

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Présentation au sujet: "Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole 2 - 27/09/2013 1 SAWfPHY (Surface Acoustic Wave frost Point HYgrometer)"— Transcription de la présentation:

1 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/ SAWfPHY (Surface Acoustic Wave frost Point HYgrometer)

2 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Introduction Hygrométrie par point de givre Objectif : hygrométrie strato longue durée Contraintes vols strato longue durée Principes instrumentaux Architecture Premiers résultats Vers un prototype longue durée Moyens détalonnage et validation Plan de la présentation

3 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Hygromètrie par point de givre pression partielle de vapeur deau pression totale de lair humide Température de point de givre : température déquilibre entre condensation et sublimation au-dessus dune surface plane de givre Hygrométrie par point de givre : 1. mesure température point de givre 2. pression partielle de vapeur deau 3. rapport de mélange volumique = Pression Température Diagramme de phases de leau 1 atm 0°C 100°C Solide Liquide Gaz 2

4 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Introduction Hygrométrie par point de givre Objectif : hygrométrie strato longue durée Contraintes vols strato longue durée Principes instrumentaux Architecture Premiers résultats Vers un prototype longue durée Moyens détalonnage et validation Plan de la présentation

5 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/ Objectif : hygrométrie strato L.D. 1 à hPa => -95°C < Tgivre < -80°C 5 à 10% sur le rapport de mélange => < 0.5°C sur Tgivre - 85°C < T ambiante < -70°C Phénomènes « lents » => ~ 4 mesures / heure

6 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Introduction Hygrométrie par point de givre Objectif : hygrométrie strato longue durée Contraintes vols strato longue durée Principes instrumentaux Architecture Premiers résultats Vers un prototype longue durée Moyens détalonnage et validation Plan de la présentation

7 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/ Contraintes vols strato longue durée Longue durée => pas de refroidissement par azote liquide Vent relatif quasi-nul => faible dissipation par convection Limitation de masse (5 kg) => interdit solutions complexes (refroidissement liquide, …) Puissance électrique limitée (5 Watts) => limitation refroidissement actif => réduction temps de mesure qques ppmv => détection faibles quantités de givre Vols ballon LD : basses P et T, sauvegarde, interfaces nacelle, …

8 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Introduction Hygrométrie par point de givre Objectif : hygrométrie strato longue durée Contraintes vols strato longue durée Principes instrumentaux Architecture Premiers résultats Vers un prototype longue durée Moyens détalonnage et validation Plan de la présentation

9 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/ SAWfPHY : principes instrumentaux Refroidissement capteur ? => Peltier + radiateur passif (dissipation par échange radiatif avec le fond de ciel, de nuit) Détection faible humidité ? => Résonateur SAW (Femto) (détection de quelques centaines de nanogrammes de glace) SAW Peltier Radiateur rayonnement Ondes acoustiques de surface Peignes interdigités

10 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Introduction Hygrométrie par point de givre Objectif : hygrométrie strato longue durée Contraintes vols strato longue durée Principes instrumentaux Architecture Premiers résultats Vers un prototype longue durée Moyens détalonnage et validation Plan de la présentation

11 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 SAWfPHY: architecture 6 Architecture simplifiée SAWfPHY

12 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Introduction Hygrométrie par point de givre Objectif : hygrométrie strato longue durée Contraintes vols strato longue durée Principes instrumentaux Architecture Premiers résultats Vers un prototype longue durée Moyens détalonnage et validation Plan de la présentation

13 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/ SAWfPHY : premiers résultats Essais prototypes sous BSO (Kiruna, 04/2010 et 02-03/2011) : Tradiateur = Tambiante – [10 ; 15] °C Tgivre = [ -81 ; -82 ] °C Principes validés => « Peltier + radiateur » « détection SAW » Rapport de mélange volumique (ppmv)

14 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/ SAWfPHY : premiers résultats Essais en labo : point de rosée, algo détection automatique

15 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/ SAWfPHY : premiers résultats Essais en labo : point de rosée, algo détection automatique

16 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Introduction Hygrométrie par point de givre Objectif : hygrométrie strato longue durée Contraintes vols strato longue durée Principes instrumentaux Architecture Premiers résultats Vers un prototype longue durée Moyens détalonnage et validation Plan de la présentation

17 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/ Vers un prototype longue durée Réduction conso & masse : Aujourdhui : masse ~ 7 kg -> 5.5 kg conso ~ 6.5 W ( peltier : 2.5/0.3 - RF : 3 – pompe : 0.2 – elec : 0.6) Algorithme de détection automatique => compromis temps de mesure / conso max Peltier Evolutions cartes électroniques : => choix composants, modes de fonctionnement, … Réduction masse => compromis masse / optimisat° thermique, élec, câbles, … Essais labo : point de rosée -> point de givre (pollution?) Etalonnages

18 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Introduction Hygrométrie par point de givre Objectif : hygrométrie strato longue durée Contraintes vols strato longue durée Principes instrumentaux Architecture Premiers résultats Vers un prototype longue durée Moyens détalonnage et validation Plan de la présentation

19 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Moyens détalonnage / validation 10 Banc LMD / LPC2E : générateur dair humide CETIAT (Lyon) : référence nationale génération dair humide Campagnes dintercomparaisons : en labo, en vol

20 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Questions 11

21 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 SAWfPHY : résonateur SAW

22 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 Vol SAWfPHY/SAWfPHY : 14/03/2011

23 Hygromètre SAWfPHY Réunion Stratéole /09/2013 SAWfPHY : nacelle


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