Перейти к содержанию

Optical Array Probe

Эта статья написана в рамках энциклопедии Руниверсалис и находится в стадии проработки и развития
Материал из энциклопедии Руниверсалис
Для этого термина существует обозначение «OAP», которое имеет и другие значения, см. OAP.
Общая компоновка приборов OAP на внешней подвеске самолёта. Справа — отснятый кадр с ледяным кристаллом
Калибровка прибора OAP компании SPEC в аэродинамической трубе НАСА (2023 год)

Optical Array Probe или OAP — широкий класс измерительных приборов, предназначенных для видеофиксации атмосферных частиц, микрокапель воды и кристаллов льда в ходе экспериментальных пролётов сквозь облачность на специально оснащённых для подобных экспериментов летающих лабораториях.

Принцип действия

Различные модели бортовых приборов OAP могут отличаться по своему дизайну и компоновке, однако все их конструкции базируются на едином принципе действия. Он основан на подсвечивании оптическим излучением некоторого атмосферного объёма в процессе движения самолёта и непрерывной видеосъёмке атмосферных частиц, пролетающих в воздухе сквозь этот объём. Изображения попадающих в поле зрения прибора OAP атмосферных аэрозолей, микрокристаллов льда или капель воды используются для восстановления распределения частиц по размерам, оценке водности облаков, интенсивности осадков и других важных параметров атмосферной среды[1].

Диапазон измеряемых размеров атмосферных частиц у большинства моделей приборов OAP варьируется от десятков до тысяч микрон. Некоторые инструменты способны проводить измерения размеров частиц диаметром вплоть до 2,5 микрона[2]. Скорость сбора информации может достигать до нескольких тысяч фотографий в минуту[3].

Исторические ремарки

Появление приборов OAP состоялось благодаря конструкторским работам американской компании PMS (англ. Particle Measuring Systems, Inc.) в начале 1970-х годов. Представленные ею измерительные инструменты обладали хорошим быстродействием, высоким разрешением и множеством дополнительных возможностей, включая автоматическую категоризацию наблюдаемых атмосферных частиц и оперативное восстановление распределения наблюдаемых частиц по размерам в реальном времени. В дальнейшем все разработки компании PMS перешли в собственность компании англ. Particle Metrics, Inc.[4].

Принципиальный рывок в проведении измерений с помощью приборов класса OAP имел место в начале XXI века с введением в их конструкцию так называемых «наконечников Королёва» (англ. Korolev tips)[5] — специально спроектированных обтекателей для сенсорных головок прибора, которые позволяли потоку набегающего воздуха практически в невозмущённом состоянии проходить в зазор между вынесенными вперёд сенсорами. Данное нововведение устранило главный экспериментальный артефакт, характерный практически для всех систем бортовых приборов OAP, а именно — завышение измеряемых концентраций той фракции гидрометеоров, которые имеют малые размеры[6].


Примечания

  1. ↑ Rauber, Nesbitt, 2018, Optical array probes, p. 315, 316.
  2. ↑ Baumgardner, Gayet, Korolev, Twohy, Fugal, 2015, Nonintrusive Optical Imaging, p. 177.
  3. ↑ Praz, Ding, McFarquhar, Berne, 2018, Introduction, p. 13473.
  4. ↑ Jeck, 2006, The Optical Array Probe, p. 2.
  5. ↑ Greg McFarquhar. Assessing Impact of Shattered Artifacts on Measured Size Distributions (англ.). Atmospheric System Research. U.S. Department of Energy. Дата обращения: 17 января 2024.
  6. ↑ Korolev, Emery, Creelman, 2013, Introduction, p. 690.

Источники

  • Baumgardner, Darrel. Measurement Techniques In Situ : [англ.] / Darrel Baumgardner, Jean-François Gayet, Alexei Korolev … [et al.] // Encyclopedia of Atmospheric Sciences. — 2015. — Vol. 4. — P. 170–179.
  • Jeck, Richard. Cloud Sampling Instruments for Icing Flight Tests : (4) Large Drop Sizers : [англ.]. — Federal Aviation Administration, 2006.
  • Korolev, Alexei. Modification and Tests of Particle Probe Tips to Mitigate Effects of Ice Shattering / Alexei Korolev, Edward Emery, Kirk Creelman // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology : журн. — 2013. — 1 апреля. — С. 690–708. — doi:10.1175/JTECH-D-12-00142.1.
  • Praz, C. A Versatile Method for Ice Particle Habit Classification Using Airborne Imaging Probe Data : [англ.] / C. Praz, S. Ding, G. M. McFarquhar … [et al.] // JGR: Atmospheres. — 2018. — Vol. 123, no. 23 (8 November). — P. 13472–15495. — doi:10.1029/2018JD029163.
  • Rauber. Radar Meteorology : A First Course : [англ.] / Rauber, Nesbitt. — John Wiley & Sons Ltd, 2018. — ISBN 9781118432655.
Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Optical_Array_Probe&oldid=19870428