NL1002157C1

NL1002157C1 - Inrichting voor het meten van de luchttemperatuur.

Info

Publication number: NL1002157C1
Application number: NL1002157A
Authority: NL
Inventors: Henricus Petrus Joosten
Original assignee: Datawell Nv
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1997-07-25

Description

-1-

Inrichting voor het meten van de luchttemperatuur.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het meten van de luchttemperatuur, voorzien van tenminste één temperatuursensor en middelen voor het verwerken van van de sensor afkomende signalen.

5

Dergelijke inrichtingen zijn algemeen bekend, en zijn meestal opgenomen in een weerstation met een aantal functies, waarvan het meten van de luchttemperatuur er één is. De temperatuursensor is hierbij afgeschermd van de inval-10 lende zonnestraling zodat direkt de werkelijke luchttemperatuur gemeten kan worden. Deze weerstations zijn meestal op een verhoging aangebracht, zoals bijvoorbeeld een paal, waarbij de afscherming bestaat uit een om de meetapparatuur aangebrachte behuizing met een dak, waarbij de zijpanelen 15 opgebouwd zijn op schuin naar beneden verlopende en ten opzichte van elkaar verspringende delen, die het binnenste van de behuizing afschermen van de zon, maar waar de lucht min of meer vrijelijk langs kan stromen.

20 Een dergelijke tamelijk omvangrijke en daarmee vaak ook zware behuizing zal niet in alle situaties, waarin lucht-temperatuurmetingen uitgevoerd dienen te worden, kunnen voldoen. Hierbij kan gedacht worden aan niet stationair opgestelde meetpunten of aan voortdurend of vrijwel voort-25 durend in beweging zijnde meetpunten, zoals bijvoorbeeld oceanografische of meteorologische boeien.

In het "Navy Technical Disclosure Bulletin", volume 5, nr. 8, augustus 1980, is een vrij drijvende meteorologische 30 boei beschreven, welke bestemd is om uit een vliegtuig in zee geworpen te worden, en waar ondermeer voorzieningen voor het meten van de luchttemperatuur in zijn ondergebracht .

35 Nadat de boei in zee terecht gekomen is, schuift een onderste deel met een ballast naar beneden uit, teneinde enige stabiliteit aan het geheel te geven. Vervolgens wordt een 10 0 2 i £7.

-2- opblaasbaar maatdeel vanuit een C02 cilinder opgeblazen, waarbij bovenop het mastdeel naast een windsnelheidsmeter verder nog luchttemperatuur- en luchtvochtigheidssensoren geplaatst zijn. De luchttemperatuursensor is onder een 5 afscherming geplaatst om fouten in de temperatuurmetingen tengevolge van zonnestraling te voorkomen.

De temperatuursensor bij deze vrij drijvende boei steekt ongeveer 2 meter boven het wateroppervlak uit, waardoor de 10 stabiliteit van de boei in grote mate afhankelijk is van het gewicht van de boven op de mast aangebrachte instrumenten en van de mate waarin de wind hier vat op kan krijgen. Met name de grootte van de afscherming van de temperatuursensor is hierbij van wezenlijk belang.

15

De uitvinding beoogt dergelijke nadelen te ondervangen en heeft als doel in een inrichting voor het meten van de luchttemperatuur te voorzien die licht in gewicht is, beperkte afmetingen heeft en die geen afscherming behoeft 20 voor het weren van zonnestraling en die bovendien eenvoudig te installeren is.

Dienovereenkomstig wordt er volgens de uitvinding in voorzien dat op afstand van de eerste sensor een tweede sensor 25 aangebracht is, zodanig dat de sensoren bij gelijke hoeveelheden invallende zonnestraling verschillende hoeveelheden geabsorbeerde warmte door straling krijgen te detecteren, en dat verdere middelen aangebracht zijn om uit de signalen van de eerste en tweede sensor de luchttemperatuur 30 af te leiden.

Een eenvoudige uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de uitvinding voorziet er in dat de eerste sensor identiek is aan de tweede sensor, waarbij de sensoren in behuizingen 35 met een verschillende warmteabsorptiecoëfficient zijn aangebracht en daarmee in geleidend kontakt zijn.

De door de sensoren gemeten temperatuur wordt bepaald door de luchttemperatuur plus de door de behuizing, waar de 10 C2 15 7.

-3- sensor in opgenomen is, geabsorbeerde warmte door straling. Uitgaande van een zwarte en een witte behuizing voor de sensoren geldt in stationaire toestand: (‘^'zwazc~ Tjucht;) “^zon * ^zwart 5 ^ ö t~ ^lucht^ “Pgon' ^wi t h-waxmteovexdxachtscoêfficiënt [W/ {m2.l0] P-stialingsveimogen [W/m2] A-absoxbtiecoêfficiënt [-] vervolgens geldt: ^zwart~ ^'wiC^ | _ ^ '^’zwart~^ ^wit _ ^zwaxt~^wit ^ Twi t Awi t 10 α-texugxekeningscoëffici ên t waarin: ^Tzirart" ‘^'zwart~ Tlucht ^^’witm‘^'wit~'^’lucht 15 Hierbij zij nog opgemerkt dat de terugrekeningscoëfficiënt onafhankelijk is van de windsnelheid.

Duidelijk zal zijn dat de terugrekeningscoëfficiënt vrij eenvoudig bepaald kan worden en met deze coëfficiënt bekend 20 kan dan uit de door de sensoren gemeten waarden de lucht- .10 0 2 1 f. y.

-4- temperatuur berekend worden. Hoewel de warmteabsorptieco-ëfficiënten van de witte en zwart sensoren afhankelijk zijn van de frequentie van die straling, kan men in de praktijk volstaan de terugrekeningscoëfficiënt te bepalen op het 5 moment dat de invloed van de zonnestraling het grootst is, derhalve op het moment dat deze op zijn sterkst is.

Door het geringe gewicht en geringe omvang van het meetge-deelte van de inrichting, en de mogelijkheid om de middelen 10 voor de verwerking van de signalen op afstand van het meetgedeelte aan te brengen, is de inrichting volgens de uitvinding uitermate geschikt om toegepast te worden op punten die daar anders geheel niet in aanmerking voor zouden zijn gekomen. Hierbij kan gedacht worden aan kleine 15 oceanografische boeien, vaartuigen, voertuigen en zo meer. Verder is het natuurlijk ook mogelijk om naast of ter vervanging van de buitentemperatuurmeter, zoals die in veel huishoudens gebruikt wordt, een inrichting volgens de uitvinding te plaatsen, zodat de luchttemperatuur gemeten 20 kan worden zonder dat daar een afgeschermd weerstation voor geplaatst dient te zijn.

De inrichting kan bijzonder voordelig toegepast worden op kleine oceanografische boeien, waarmee bijvoorbeeld golf-25 en/of stromingsgegevens verzameld worden. Deze boeien zijn betrekkelijk klein en daardoor ongeschikt om een afgeschermde meeteenheid daar op aan te brengen. Wel hebben dergelijke boeien een grote verspreiding langs de meeste kusten, zodat indien op deze lokaties ook temperatuurmetin-30 gen verricht zouden kunnen worden, dit een belangrijke . meteorologische bijdrage zou betekenen. Voor het doorgegeven van meetgegevens zijn de boeien voorzien van een zend-inrichting en een relatief hoog boven de boei uitstekende antenne. In een dergelijke antenne kan op bijzonder eenvou-35 dige wijze het meetgedeelte van de inrichting volgens de uitvinding aangebracht worden, de verwerkingseenheid kan in de boei geplaatst worden en de luchttemperatuurgegevens kunnen afzonderlijk of tezamen met de andere gegevens naar het vasteland verzonden worden.

1 0 02 1 57 .

-5-

In het volgende wordt de uitvinding toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: fig. 1 een aanzicht van een boei toont met het meetgedeelte van de inrichting volgens de uitvinding; 5 fig.2 een doorsnede toont van de antenne met daarin opgenomen twee sensoren, fig.3a een bovenaanzicht, en fig.3b een doorsnede volgens de lijn IlIb-IIIb in fig.3a toont van een opneemorgaan voor een sensor.

10

In fig.l is met 1 een oceanografische boei aangegeven, bijvoorbeeld een boei voor het meten van golffrequentie en amplitude, welke uit twee delen 2,3 opgebouwd is, en die langs de verbindingslas voorzien is van een stootrand 4. De 15 boei is verder voorzien van een bevestigingspunt voor verankeringslijn 5 en van één of meer ogen 6, waaraan de boei in en uit het water getakeld kan worden.

Aan de bovenzijde van de boei is een luik 7 aangebracht, 20 waardoor het binnenste van de boei bereikt kan worden. Op het luik 7 bevindt zich een bevestigingsvoet 8 voor de antenneveer 9 en de antenne 10. Op enige afstand, ongeveer 1 tot 1,5 meter, boven het wateroppervlak zijn in de antenne, zoals schematisch aangegeven is, de sensoren 11,12 voor 25 het meten van de temperatuur aangebracht.

Fig. 2 toont schematisch een doorsnede van de antenne 10, die in hoofdzaak bestaat uit een flexibele huls 13, van bijvoorbeeld glasfiber, waarin de eigenlijke antennedraad 30 zich bevindt. Omwille van de duidelijkheid is de antennedraad hier niet aangegeven.

Binnen de flexibele huls 13 zijn opneemorganen 14,15 geplaatst voor de sensoren 11,12. De opneemorganen bestaan 35 uit busjes van een goed warmtegeleidend materiaal, bijvoorbeeld messing, en zijn in direkt kontakt met de huls 13. Teneinde van een goede warmteoverdracht verzekerd te zijn kan tussen de busjes en de huls een warmtegeleidende pasta aangebracht worden.

10 02 1 57.

-6-

Aan de buitenzijde is ter hoogte van de bovenste sensor een zwarte laag 16 om de flexibele huls 13 aangebracht, hetgeen het eenvoudigst gaat met een zwarte krimpfolie. Op deze wijze is dan een zwarte sensor 12 en een witte sensor 11, 5 de huls is bij benadering wit, verkregen, die elk een eigen warmteabsorptiecoëfficiënt hebben.

De zwarte sensor zal de hoogste temperatuur krijgen en is om warmteoverdracht van de zwarte naar de witte sensor te 10 voorkomen boven de witte sensor geplaatst. Hiertoe is bovendien nog een isolatiemateriaal 17 tussen de sensoren aangebracht. Teneinde de omstandigheden binnen de huls voor de sensoren gelijk te laten zijn is het isolatiemateriaal verder ook nog aan boven- en onderzijde van respectievelijk 15 de zwarte en de witte sensor aangebracht.

Fig.3a toont een bovenaanzicht van een opneemorgaan 14,15, dat een boring 18 heeft voor het klemmend opnemen van een sensor 11,12, waarbij eventueel nog een warmtegeleidende 20 pasta tussen de sensor en het opneemorgaan aangebracht kan worden. In het opneemorgaan zijn twee verdere boringen 19,20 gemaakt welke dienen voor de doorvoer van de antennedraad respectievelijk de doorvoer van de aansluitdraden van één of beide sensoren.

25

Fig.3b tenslotte toont een doorsnede van een opneemorgaan 14,15, waarbij schematisch een daarin opgenomen sensor 11,12 getoond is. De sensor zal bij voorkeur een temperatuur afhankelijke weerstand zijn, met bij voorkeur een 30 negatieve temperatuurcoëfficiënt.

10 0 2 f 5 :

Claims

1. Inrichting voor het meten van de luchttemperatuur, voorzien van tenminste één temperatuursensor en middelen voor het verwerken van van de sensor afkomende signalen, met het kenmerk, dat op afstand van de eerste sensor een 5 tweede sensor aangebracht is, zodanig dat de sensoren bij gelijke hoeveelheden invallende zonnestraling verschillende hoeveelheden geabsorbeerde warmte door straling krijgen te detecteren, en dat verdere middelen aangebracht zijn om uit de signalen van de eerste en tweede sensor de luchttempera-10 tuur af te leiden.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste sensor identiek is aan de tweede sensor, waarbij de sensoren in behuizingen met een verschillende warmte ab- 15 sorptiecoêfficient zijn aangebracht en daarmee in geleidend kontakt zijn..

3. Inrichting in hoofdzaak bestaande uit een drijflichaam en een daarmee verbonden omhoog stekend deel, waarbij in 20 het omhoog stekende deel een temperatuursensor aangebracht is, en de inrichting verder middelen omvat voor het verwerken en doorgeven van de van de sensor afkomende signalen, met het kenmerk, dat in het omhoog stekende deel op afstand van de eerste sensor een tweede sensor aangebracht is, 25 zodanig dat de sensoren bij gelijke hoeveelheden invallende zonnestraling verschillende hoeveelheden geabsorbeerde warmte door straling krijgen te detecteren, en dat verdere middelen aangebracht zijn om uit de signalen van de eerste en tweede sensor de luchttemperatuur af te leiden. 30

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het omhoog stekende deel een hol deel is waarin opneemorganen, bestemd om de respectievelijke sensoren op te nemen, in aangebracht zijn, zodanig dat deze in goed geleidend kon- 35 takt met een sensor als ook met de wand van het holle deel staan. 10 02 1 5? -8-

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het holle deel ter hoogte van de bovenste sensor een andere warmteabsorptiecoëfficiënt heeft dan in het overige deel van het holle deel. 5

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het holle deel ter plaatse van de bovenste sensor gezwart is.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat om 10 het holle deel ter plaatse van de bovenste sensor zwart krimpfolie aangebracht is.

8. Inrichting volgens conclusie 4-7, met het kenmerk, dat de opneemorganen bestaan uit messing bussen met tenminste 15 één pasgat voor het opnemen van een sensor.

9. Inrichting volgens conclusie 4-8, met het kenmerk, dat in het holle deel tussen tenminste de opneemorganen een warmte isolerend materiaal opgenomen is. 20

10. Inrichting volgens conclusie 3-9, met het kenmerk, dat de inrichting verder middelen omvat voor het verzenden van de afgeleide luchttemperaturen.

11. Inrichting volgens één of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de sensor een thermistor is, met bij voorkeur een negatieve temperatuurcoëfficient. 10 02 1 57.