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Instrumentos
Aerotransportados |
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El avión de investigación Cheyenne
II perteneciente a SOAR es una plataforma para
la investigación atmosférica compuesta de
instrumentos con capacidad de medir
propiedades microfísicas de las nubes in situ y
el ambiente termodinámico, documentando la
composición de las nubes y diagnosticando
procesos físicos. Este avión ha sido
especialmente modificado y equipado para la
investigación atmosférica
con la infraestructura necesaria
y el adecuado entrenamiento
de las tripulaciones para
su operación. Esta aeronave se dedica exclusivamente a
la investigación atmosférica, es un laboratorio
volante versatil, ofreciendo varias
configuraciones científicas, intrumental básico
meteorológico, equipo para flujos turbolentos,
sensores de microfísica e instrumentos químicos.
La operación del avión de SOAR
con la configuración requerida, incluyendo el soporte
logístico, técnico y científico,
es ofrecida a
cualquier
grupo de investigación. |
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El
instrumento de de DMT de
Imagenes de Nubes
(CIP - Cloud Image Probe)
es muy similar en el
funcionamiento al 2D-OAP desarrollado
por PMS. Un haz lineal
láser es enfocado sobre una área de muestreo
donde la sombra de partículas son ampliadas
opticamente. La salida de información esta
distribuido en 62 canales, siendo el tamaño
mínimo detectable de 12,5 µm
y el máximo de 1562,5 µm.
Los dos últimos fotodiodos (1 y
64) son rechazados. Este
instrumento incorpora un detector de Agua
Liquida (LWC). |
El
instrumento de DMT de
Gotas de Nubes
(CDP - Cloud Droplet Probe)
es
similar en funcionamiento al FSSP.
El instrumento mide el tamaño y
cuenta la gotas individuales que atraviesan el
haz láser. Las gotas reflejan el haz y este es
enfocado en un divisor de haz, donde se lo
direcciona hacia un detector de tamaño y un
detector de cantidad. El rango del CDP es fijo,
estando la salida distribuida en 30 canales. El
tamaño mínimo detectable es de 2µm
a 50 µm. |
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El
Sistema de Medición
Meteorológico Integradado (AIMMS-20
- Aircraft Integrated Meteorological
Measurement System) da cada
un segundo condiciones de los vientos en tiempo
real usando el Filtro Kalman para Procesamiento
Digital de Señales (DSP).
El instrumento AIMMS-20
posee cuatro componentes:
un Probeta para Datos de Aire
(ADP - Air Data Probe),
un sistema de Posicionamiento
Satelital Geoestacionario con portadora de fase
como modulo de mediciones, una Unidad de
Medicion Inercial y un Modulo de Procesamiento
Central (CPM). |
EL
instrumento
Espectrómetro de Aerosoles de Cavidad Pasiva
(PCASP SPP-200 - Passive
Cavity Aerosol Spectrometer Probe)
mide el tamaño y cuenta las
partículas presentes en un volumen de aire dado
dentro de un rango especificado. El haz láser
reflejado por las partículas que es recibido y
enfocado en un fotodetector donde es amplificado
en tres etapas para cubrir el rango de 0,1 and
3,0µm. |
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El
instrumento de
Espectrometría Reflejada
hacia Adelante (FSSP SPP-100
-Forrward Scattering Spectrometer Probe)
es también
usado para medir partículas en el aire desde 2 a
47µm. Para facilitar el
mantenimiento y compatibilidad el instrumento se
monta en el pod de 7 pulgadas. Los tubos se
pueden colocar paralela o perpendicularmente.
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El
Contador de DMT de CCN toma muestras de
aerosols de afuera del avión para medir su
capacidad para actuar como núcleos de
condensación. Una muestra de aire es
introducida en la parte superior de una camara,
dentro de la cual se encuentra aire
supersaturado libre
de aerosoles. Al
circular la muestra de aire a traves de la
camara, los CCN se activan al ser expuestos en
esta ambiente supersaturado y crecen hasta
convertirse en gotas.
Un
contador de particulas optico en la base o
salida de la camara detecta todos las particulas
con diametros mayores a 0,5µm.
El corazon del
instrumento es la columna cilindrica de 50cm,
ya mencionada camara,
dentro la cual se provee el medio ambiente
necesario para la activacion y
el crecimiento de los aerosoles. La
columna esta montada verticalmente, ingresando
los aerosoles por la parte superior,
incrementadose la
supersaturacion a medida que decienden.
La unidad opera a un unico nivel de
supersaturacion. La supersaturacion depende de
la diferencia de temperatura entre
la parte superior e inferior de la camara como
tambien de la velocidad del flujo dentro de la
camara. La supersaturacion se puede variar entre
un 0,07% y 1,2%. La columna tiene tres zonas de
control de temperatura, para
controlar rapidamete el cambio del nivel
de supersaturacion. Aproximadamente en 30
segundos se logra el cambio de nivel de
supersaturacion pero en experiencias de campo
realizadas el cambio de un nivel alto (1,2%) a
un nivel bajo de supersaturacion (0,07%) puede
tardar mas de un minuto, ya que el sistema de
control de temperatura es mas eficiente para
calentar la camara que para enfriarla. Los datos
de salida estan distribuidos en 20
bins, variando el rango de resolucion,
desde los 0,75 a los 10um. El tamaño
de las partículas es actualizado cada 1 segundo.
A una velocidad de muestreo de 60vccm, un máximo
de 6000 partículas por centímetro cúbico son
contadas con un máximo de coincidencia del 10%..
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El Analizador Diferencial de Mobilidad (DMA), induce
un campo electrico de magnitud conocida
para separar particulas dentro de un rango de mobilidad
reducida. El tamaño de las particulas ingresadas al DMA
es determinada midiendo la tension aplicada para crear el
campo magnetico, dado que las particulas presentan una relacion unica
entre la mobilidad electrica y su tamaño.
El TDMA son dos DMA en serie, el primer DMA trabaja a tension
constante y produce un dispersion (mono) de los aerosoles los cuales
son introducidos en un ambiente de alta humedad relativa. Si el aerosol es
higroscopico, absorvera agua y crecera, mientras que si el aerosol no exhibe
propiedades higroscopicas no crecera. El segundo DMA aplica una tension la cual se escanea
continuamente. Dado que los aerosoles van del primer DMA al segundo DMA, el primer DMA determina
el tamaño particula y el segundo DMA determina la distribucion de tamaño
final, con la informacion de ambos se determina la distribucion de crecimiento higroscopico
de los aerosol. La
Universidad de Texas A&M posee y opera el TDMA.
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El Analizador Rastreador Continuo (hexafluoruro de azufre)
permite en tiempo real e in-situ medir la concentracion de un gas rastreador.
El aire ambiente es mezclado con el hidrogeno e introducido al catalizador donde el oxigeno
y el hidrogeno forman agua. El agua es separada del gas con una membrana secadora Nafion counter-current
y el gas seco pasa a traves de un detector capturador de electrones (ECD). Un cromografo ECD de gas HP5890 y la
electronica asociada al sistema de flujo del analizador. El ECD es de frecuencia variable (pulse rate), s
si un electron es capturado la frecuencia se incrementa. El de pulsos es convertido a voltaje, donde la relacion
es lineal a la cantidad da material capturado (electrones) en la celda. La salida analogica
de 0 a 1 V.
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El Software Parcel Tracking (PTS) fue desarrollado
y testeado para el rastreo de parcelas de nubes.
Las capaciadades del PTS son: 1) recibir las coordinadas
GPS del avion de siembra volando y mostrar la posicion en tiempo real en la cabina del avion de investigacion, 2) marcar la posicion
marcar la posicion del avion de siembra e investigacion y/o un evento, por ejemplo la deteccion
de gas SF6 y luego reiteradamete navegar hacia ese punto ya qye se desplaza con los vientos,
3) muestra el Contenido de Agua Liquida (LWC) junto a la marca del avion de investigacion
4) muestra los parametros medidos del avion y presenta informacion de navegacion, de
manera amigable y util para el piloto. |
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