Die Bedeutung der Feuchtigkeitsmessung in der Meteorologie

Zuverlässige Feuchtemessung in rauen Umgebungen

Die Wissenschaft der Meteorologie - die Untersuchung von Prozessen und Phänomenen in der Atmosphäre - hat in den letzten Jahren dramatische Fortschritte gemacht. Das Aufkommen von Supercomputern, Satelliten in der Erdumlaufbahn und neuen Überwachungs- und Messtechnologien in Verbindung mit Fortschritten bei der Datenmodellierung und einem tieferen Verständnis der Physik und Chemie der Atmosphäre hat zu neuen Erkenntnissen über die Bedingungen geführt, die unser Klima- und Wettersystem bestimmen.

Wir sind jetzt in der Lage, künftige Wetterereignisse mit viel größerer Genauigkeit vorherzusagen. Außerdem können wir die Atmosphärenmodellierung als Grundlage für Tätigkeiten nutzen, die von der Landwirtschaft und der Biosicherheit bis hin zur Vorhersage des Bedarfs an Energieerzeugung und der Entwicklung von Strategien zur Bekämpfung der Auswirkungen des Klimawandels reichen.

Sensoren für abgelegene Wetterstationen

Ein entscheidender Faktor für den Fortschritt der meteorologischen Wissenschaft ist die Verfügbarkeit einer neuen Generation hochentwickelter, automatisierter Multifunktions-Wetterstationen, die für den Einsatz an abgelegenen Orten konzipiert wurden. Diese nutzen die neuesten GPS-, Cloud-basierten Kommunikations- und Solarenergietechnologien, um Wissenschaftlern Daten von mehreren Sensoren und Messinstrumenten zu liefern, oft in Echtzeit.

Obwohl in den verschiedenen Arten von Wetterstationen eine Vielzahl von Sensoren verwendet wird, ist fast allen gemeinsam, dass sie Temperatur und Luftfeuchtigkeit messen müssen. Letztere ist besonders wichtig, wenn genaue Wettervorhersagen gemacht werden sollen. Dies gilt insbesondere für die Landwirtschaft, da die Luftfeuchtigkeit einer der wichtigsten Faktoren ist, die das Wachstum der Pflanzen, das Risiko eines Schädlingsbefalls und die Veränderungen der Wetterbedingungen beeinflussen. In Verbindung mit Messungen der Bodenfeuchtigkeit, der Temperatur sowie der Wind- und Regenbedingungen ermöglicht die genaue Überwachung der Luftfeuchtigkeit den Landwirten, den besten Zeitpunkt für die Aussaat, den Einsatz von Pestiziden oder die Ernte zu bestimmen. Sie trägt auch dazu bei, Abfälle zu reduzieren, die Erträge zu steigern und die Kohlenstoffemissionen zu minimieren.

Anspruchvolle Bedingungen erfordern robuste Sensoren

Meteorologische Anwendungen sind von Natur aus äußerst anspruchsvoll. Stark schwankende Temperaturen, stürmische Winde, hohe Regen-, Schnee- und Eismengen sowie Staub, Sand, Salz und landwirtschaftliche Chemikalien sind an der Tagesordnung. So werden unsere Sensoren für relative Luftfeuchtigkeit und Temperatur derzeit in Wetterstationen auf dem Gipfel des Mount Everest eingesetzt, in einer Höhe von über 8.000 m und unter einigen der härtesten Umweltbedingungen, die es auf der Welt gibt.

Feuchtesensoren müssen daher so konzipiert sein, dass sie den harten Bedingungen standhalten und gleichzeitig genaue, konsistente und wiederholbare Daten liefern. Vielleicht noch wichtiger ist, dass sie - vor allem bei Wetterstationen an abgelegenen oder schwer zugänglichen Standorten - klein und leicht sein und nur wenig Strom verbrauchen müssen.

Eine der zusätzlichen Herausforderungen für Messtechniker besteht darin, einen Sensormechanismus zu entwickeln, der frei von Drift ist - oder zumindest so frei wie möglich. Die Drift, d.h. die Tendenz, dass sich die Sensorgenauigkeit im Laufe der Zeit allmählich verändert, betrifft alle Feuchtesensoren. Das Ausmaß der Drift hängt von einer Reihe von Faktoren ab, von denen die Betriebsbedingungen und die Qualität der Sensorkonstruktion die wichtigsten sind.

Ein Feuchtigkeitssensor besteht, vereinfacht ausgedrückt, aus drei Schichten, wobei ein feuchtigkeitsdetektierendes dielektrisches Material zwischen zwei geladenen Elektroden liegt. Änderungen der Luftfeuchtigkeit beeinflussen die Impedanz des dielektrischen Materials und damit den Strom, der durch den Sensor fließt. Da das Dielektrikum zumindest teilweise der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt sein muss, kann sich seine Leistung mit der Zeit verschlechtern, insbesondere wenn aggressive Chemikalien vorhanden sind.

Die besten Sensoren, d. h. die mit den besten Drifteigenschaften, wie z. B. unsere neuesten HC2A-S3A, verwenden spezielle Beschichtungen zum Schutz der Sensorschichten, ohne die Leistung in Bezug auf Genauigkeit, Hysterese, Ansprechgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen. Das Ergebnis ist eine Drift von weniger als 1 % rh/Jahr in sauberer Luft, eine Genauigkeit von ±0,8 % rF bei 23 °C und eine Ansprechzeit von unter 15 Sekunden. Außerdem wird die Trocknungszeit nach der Kondensation erheblich verkürzt.

Die Technologie, in Produkten wie dem HC2A-S3A sorgen dafür, dass die Herausforderungen der Sensordrift erfolgreich bewältigt werden, während die fortschrittliche Bordelektronik eine intelligente Sensoranpassung, Datenverwaltung und externe Kommunikation ermöglicht. Diese Instrumente sind kompakt, leicht und benötigen nur minimalen Strom, was sie ideal für raue meteorologische Umgebungen macht, wo sie weiterhin eine wertvolle Rolle bei der Erweiterung unseres Wissens über Wettermuster und den Klimawandel spielen werden.

Mit über 55 Jahren Erfahrung in der Entwicklung innovativer Präzisionsinstrumente sind wir die Anwendungsexperten für Feuchtigkeitsmessungen in rauen meteorologischen Umgebungen. Kontaktieren Sie uns, um Ihre Anwendung zu besprechen.

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