Hygromètre 1011C
Paramètre mesuré
Température du point de rosée
Principe de la mesure
Ces hygromètres à miroirs refroidis sont appelés aussi hygromètres à condensation.
Le but est de mesurer la température du point de rosée .
En effet en connaissant la pression de l’air P(hPa), la température T(K) et la température du point de rosée(ou de givre) Td(K), nous pouvons complètement caractériser l’air humide.
Les formules de LeGoff nous permettent de calculer la pression partielle de vapeur e=f(Td) (tension de vapeur pour les météos) et la pression partielle de vapeur saturante : et ew =f(T)
ln (e) = AT-1 + B + C T + D T2 + E ln(T)
Pour ew, température de -100°C to +100°C:
A = -6096.9385, B = 21.2409642, C = -2.711193E-2, D = 1.673952E-5, E = 2.433502.
Pour ei, température de 0.01°C à -100°C :
A = -6024.5282, B = 29.32707, C = 1.0613868E-2, D = -1.3198825E-5, E = -0.49382577
Nous pouvons grâce à ces 3 paramètres calculer l’humidité relative : HR%=100*(e(Td))/(ew(T))
Mais aussi la masse de vapeur d’eau : mv=ρV=(e*V)/(R_v*T),
avec la masse d’air sec∶ ma=ρ_a V=(P_a*V)/(R_a*T) et avec Ra/ Rv=0.622,
Nous pouvons calculer le rapport de mélange : r(kg/kg)=0.622 (e(Td))/(P-e(Td))
Ainsi que l’humidité absolue : Ha(g/m3)=mv/V
Pour cela on refroidit un petit miroir (quelques mm2), sur lequel passe un échantillon d’air, jusqu’à l’apparition de rosée(ou de givre).
La température du miroir alors mesurée est celle du point de rosée.
Une certaine épaisseur de rosée(ou givre) est maintenue à la surface du miroir par détection optique pilotant le système « Peltier » de refroidissement/chauffage.
La température du miroir est mesurée par une sonde platine noyée entre le miroir et le Peltier.
Si elle est stable elle donne la température du point de rosée.
La stabilité est évaluée en examinant les variations de la tension appliquée par l’asservissement au Peltier, elle est aussi enregistrée (Vpel ou baltdc suivant les avions).
Le principe de mesure est au plus proche de la thermodynamique, mais l’inconvénient reste la lenteur de l’asservissement pour obtenir l’équilibre.
Les variations rapides ne sont donc pas toujours vues, elles amènent souvent une oscillation du système rendant les valeurs inexploitables.
Un miroir sec (ou un condensat trop élevé) dévie le faisceau qui n’atteint pas le détecteur
Le système règle la température du miroir (et la maintient) pour que le faisceau dévié éclaire avec le maximum de puissance sur le détecteur.
Campagne Date
Monté sur toutes les campagnes ; c’est une mesure dite de base depuis 2008
Implantation et histoire
L’humidité reste un des paramètres de l’atmosphère les plus difficiles a à mesurer en avion.
La communauté scientifique s’accorde toutefois a à reconnaitre l (‘hygromètre a miroir refroidi comme une référence. Au Cam et à l’INSU, avant Safire, nous avons utilisé ce genre d ‘instrument depuis leur mise au point. Auparavant les relevés visuels d’un psychromètre, ensemble de 2 thermomètres mesurant la température sèche et la température mouillée (celle d’une mousseline trempée), permettait de mesurer l’humidité relative.
L’arrivée des miroirs refroidis a permis l’enregistrement de ce paramètredu point de rosée en temps réel avec un temps de réponse assez rapide de l’ordre de la seconde. Les 1ers instruments de ce type utilisés sur nos avions étaient des EGG, devenus par la suite EDGETECH, puis des Général Eastern 1011A et B développés par A Buck du NCAR , cette partie de production a été rachetée dans les années 90 par Buck Research (crée par A Buck). Le 1011C est une évolution du 1011B, avec notamment une numérisation des signaux dans la tête de mesure et le passage de 2 à 3 étages Peltier permettant une plage plus importante de mesure. En plus des voies analogiques il propose une sortie numérique RS232 avec bien plus de paramètres (voir en annexe de ce document).
Le 1011C a été monté la 1ère fois en 2006 sur l’ATR, sur le même hublot qu’un 1011B, puis il a remplacé progressivement tous les 1011B sur nos 3 avions.
