FI118162B - Radiosondin kosteusmittaustulosten korjaaminen - Google Patents

Description

118162

·' MI

RADIOSONDIN KOSTEUSMITTAUSTULOSTEN KORJAAMINEN

Keksintö liittyy radiosondin kosteusmittaustulosten koqaukseen. - 5 Radiosondi on mittauslaite, jota käytetään ilmasto-olosuhteiden mittauksissa. Ra-diosondi voidaan kuljettaa maanpinnalta ylöspäin ilmakerrosten läpi erityisellä kaasupallolla, jolloin mitattava ilmakehä ja myös mittausjärjestelyn ympäristöolosuhteet muuttuvat dynaamisesti. Radiosondissa olevilla mittalaitteilla suoritetaan meteorologisia mittauksia, jolloin mitattavia suureita ovat yleisimmin lämpötila, 10 kosteus, paineja tuuli (ja/tai sijainti). Radiosondin sijainnin määritys voi perustua 'f

esimerkiksi GPS (Global Positioning System) tai Loran verkko -menetelmiin ja edelleen sijaintitietojen muutosten perusteella voidaan päätellä tuulen nopeus ja suunta. Mittalaitteiden mittaustulokset välitetään radiosondissa olevalla radiolä- J

hettimellä maanpinnalla olevaan radiovastaanottimen kautta maakalustoon jatko-15 käsittelyä varten. Mittaustulosten analysointi suoritetaan esimerkiksi sopivan tietokoneohjelmiston / algoritmin avulla maanpinnalla tai radiosondissa.

Radiosondimittausten ympäristöolosuhteet ovat vaativat: mittauksia vaikeuttavat : muun muassa mitatun suureen laaja skaala, sade, kosteus, jäätyminen, tiivistymi- • · · • m ···.·> 20 nen ja ylikylläisyys. Mittausvirheitä aiheutuu myös radiosondin mittausantureiden f • 1 ' 'i . hitaudesta (aikaviive) ja ilmakehässä esiintyvästä säteilylämmönsiirrosta, kuten ] • · · \-.s •:··· auringon säteilystä (solar radiation) ja yöllä infirapunasäteilystä (IR).

·· * * ♦ · • » • *

Radiosondilla suoritettavien lämpölilamittaustcn tarkkuuden parantamiseksi on '% 25 kehitetty menetelmiä muun muassa aikaviiveestä ja säteilylämmönsiirrosta aiheu- • · : : : tuvien virheiden eliminoimiseksi lämpötilamittaustuloksista.

**•9 * • mm • m m · • mm m

Kosteusmittaus on lämpötilamittausta haastavampi jo sinällään ja koska kosteus- • i ·;··{ mittaus on myös lämpötilariippuva edellä mainittujen virhetekijöiden lisäksi. Kos- .···, 30 teusmittaus kalibroidaan käytettävälle kosteus ja lämpötila-alueelle, joten mittaus • · : sisältää lämpötilariippuvuuden korjauksen (anturi ja mitattava ilma ovat samassa * 9 * * "Γ • · ' 2 118162 lämpötilassa). Kosteusmittauksen tunnetut korjaukset eivät kuitenkaan sisällä ra- , diosondin kosteusmittaustulosten korjaamista erityisesti säteilylämmönsiirrosta suoraan tai epäsuorasti aiheutuvien virheiden suhteen.

5 Viimeaikainen kehitys ilmasto-olosuhteiden muutoksien ennustamisessa ja tutki- muksessa sekä traditionaalisessa säänennustamisessa ovat asettaneet entistä tiu- 1 kempia tarkkuusvaatimuksia kosteusmittausten tuloksille erityisesti myös ylemmässä troposfäärissä ja stratosfäärissä, missä alhaiset lämpötilat yhdistettynä alhaiseen vesihöyrykonsentraatioon (stratosfääri) tai korkeisiin vesihöyrypitoisuuk- - 10 siin (ylätroposfääri) muodostavat mittausympäristöstä erittäin haastavan. Kosteus vaihtelee myös nopeasti ajallisesti ja paikallisesti. Kosteusmittausten tarkkuus on tärkeä sääennusteen laatutekijä. Myös kasvihuoneilmiön ymmärtämisessä ja ilma- ί kehän muutosten ennustamisessa kosteusmittaus on oleellinen tekijä.

15 Tyypillisesti eri radiosondien tuottamat kosteusmittaustulokset eivät ole olleet | sellaisenaan riittävän tarkkoja esimerkiksi ilmasto-olosuhteisiin liittyvää täsmällistä tutkimusta ja ennustamista varten. Siten on tarpeen parantaa kosteusmittaus-tulosten tarkkuutta.

• » • · · -> • ·· • * • · • 20 Esillä olevan keksinnön eräänä päämääränä on tuottaa menetelmä radiosondin kosteusmittaustulosten kotjaamiseksi ja erityisesti säteilylämmönsiirrosta (engl.

Φ ’·*’· radiative heat echange) joko suoraan tai epäsuorasti aiheutuvien kosteusmittaus- • · · : *.· virheiden korjaamiseksi. Tyypillisesti säteilylämmönsiirto aiheuttaa kosteusmitta- ·; • · ♦ • · *...· usvirheitä suoraan tai epäsuorasti lyhytaaltoisesta auringon säteilystä (solar ra- 25 diation) tai kappaleen pitkä-aaltoisesta termisestä säteilystä (IR).

• · φ · · • · · • · · · ' * · · • · *“·’ Keksinnön eräs perusajatus on määrittää kosteusmittauksen yhteydessä ainakin • · V*: yhden niin sanotun ympäristöolosuhdcparametrin vallitseva arvoja korjata koste- usmittauksen tulosta mainitun ympäristöolosuhdeparametrin vallitsevan arvon :***; 30 avulla. Lisäksi keksinnön joidenkin suoritusmuotojen perusajatuksena on korjata • · · ί\ί kosteusanturilla mitattua kosteuslukemaa laskennallisesti ja/tai sopivaan tietora- ΐ -¾ 118162 3 . ί kenteeseen tallennettujen korjausarvojen avulla, -

Keksinnön ensimmäisen aspektin mukaan toteutetaan menetelmä radiosondin kos-teusmittaustulosten korjaamiseksi säteilylämmönsiirrosta aiheutuvien virheiden - 5 osalta, radiosondin käsittäessä ainakin kosteusanturin, jossa menetelmässä muodostetaan (10) etukäteen tietorakenne (20), joka käsittää kosteusmittaustulos-ten korjausarvoja erilaisissa ympäristöolosuhteissa, ympäristöolosuhteiden ollessa mainitussa tietorakenteessa määritettynä mainitun ainakin yhden ympäristöolo-suhdeparametrin funktiona, tai määritetään ennalta matemaattinen funktio, jonka , £ 10 avulla voidaan laskea ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa f- vastaava kosteusmittaustuloksen korjausarvo, mainitun ympäristöolosuhdepara- 5 metrin koskiessa ainakin yhtä kosteusmittaustulokseen vaikuttavaa suuretta, mai-nitun suureen ollessa paine, ympäristön lämpötila, kosteus, radiosondin sijainti-korkeus, radiosondin luotaus-aika, auringon säteilyn intensiteetti, auringon korke- 15 uskulma, radiosondin sijainti maapallolla tai radiosondin nousunopeus, mitataan ympäristön kosteus Um mainitulla kosteusanturilla, määritetään ainakin yhden ympäristöolosuhdeparametrin vallitseva arvo, ja lasketaan virhekorjattu kosteus U suoraan tai välillisesti mainitun mitatun ympä-: ristön kosteuden Um ja mainitussa tietorakenteessa mainittua ainakin yhtä vallitse- \ ί 20 vaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan korjausarvon tai mainitun ma- ϊ.·.ϊ temaattisen funktion avulla lasketun korjausarvon avulla.

·· · ; V Mitattu kosteuslukema Um voi olla valmiiksi korjattuja kalibroitu yhden tai use- ämmän eri tekijän suhteen.

25 • ♦ * · · ··: : Kosteusmittaustulosten korjausarvo voi perustua tai riippua esimerkiksi jostain • · *··♦* kosteuteen vaikuttavasta suuresta, kuten paineesta, lämpötilasta, kosteudesta, ra- i • · :.*·* diosondin sijaintikorkeudesta, radiosondin luotaus-ajasta, auringon säteilyn inten- siteetistä, auringon korkeuskulmasta, radiosondin sijainnista maapallolla tai radio- :***· 30 sondin nousunopeudesta. Koijausarvot voidaan määrittää esimerkiksi ilmanpai- • · · :\i ; neen P ja auringon korkeuskulman h funktiona tai lämpötilasta riippuvan saturaa- ··,.) i • 4 118162 tiokosteuden (%rh) ja ilmanpaineen P funktiona.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan mainitut korjausarvot ovat saturaa-tiokosteustason korjausarvoja Arh, ja virhekorjattu kosteus U lasketaan mainittua 5 ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan AUrh:n ja mitatun ympäristön kosteuden Um avulla. Vaihtoehtoisen esimerkin mukaan mainitut korjausarvot voivat olla suoraan kosteustason korjausarvoja AU, jolloin virhekorjattu kosteus U lasketaan mainittua ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan AU:n ja mitatun ympäristön kosteuden Um avul-10 la. .

Keksinnön vielä erään suoritusmuodon mukaan mainitut korjausarvot ovat ympä- · ristön lämpötilan ja kosteusanturin lämpötilan välisiä eroja ATu, mainittu radio- ; sondi käsittää lisäksi lämpötila-anturin, ja menetelmässä 15 mitataan ympäristön lämpötila ϊχ mainitulla lämpötila-anturilla, lasketaan mainittua ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan ATu:n ja mainitun ympäristön lämpötilan Tt avulla kosteusanturin lämpötila TU; ja • · • · · *· " lasketaan virhekorjattu kosteus U lasketun kosteusanturin lämpötilan Tu, ympäris- ·· • * • ** 20 tön lämpötilan Τχ ja mitatun ympäristön kosteuden Um avulla.

• ♦ · "·* Edullisesti ympäristön lämpötilalle Tr suoritetaan virhekorjaus/virhekorjauksia ja kosteusanturin lämpötilan Tu sekä virhekorjatun kosteuden U laskemisessa käyte- • · · tään virhekorjattua ympäristön lämpötilaa Tt.

• · • · ·*· . . 25 Edellä mainittu tietorakenne voidaan muodostaa esimerkiksi suorittamalla sopivia • · · vertailumittauksia. Vertailumittauksia voidaan suorittaa esimerkiksi kastepiste- tai • · ”' tutkamittauksilla. Tietorakenteen korjausarvojen ollessa ympäristön lämpötilan ja * · · ‘ ; · kosteusanturin lämpötilan välisiä eroja ATu vertailumittaukset voivat olla yksin- • · · · · • · . kertaisesti ympäristön ja kosteusanturin lämpötilaa koskevia mittauksia erilaisissa ··· * · *—·* 30 ympäristöolosuhteissa. Mainitun tietorakenteen ympäristön lämpötilan ja koste- • * • « · • · · • · , ^ . * 118162 * s {) usanturin lämpötilan väliset erot ΔΤυ voidaan määrittää esimerkiksi ilmanpaineen ή P ja auringon korkeuskulman h funktiona mutta myös mitä tahansa muuta soveltuvaa määritystapaa voidaan käyttää. Tietorakenne voi olla esimerkiksi taulukko, lista, vektori tai jokin muu soveltuva tietorakenne.

5

Keksinnön toisen aspektin mukaan toteutetaan tietojenkäsittelylaite radiosondin kosteusmittaustulosten korjaamiseksi säteilylämmönsiirrosta aiheutuvien virheiden osalta, radiosondin käsittäessä ainakin kosteusanturin, tietojenkäsittclylaittcen käsittäessä 10 ennalta muodostetun tietorakenteen (35), joka käsittää kosteusmittaustulosten kor-jausarvoja erilaisissa ympäristöolosuhteissa, ympäristöolosuhteiden ollessa mainitussa tietorakenteessa määritettynä mainitun ainakin yhden ympäristöolosuhdeparametrin funktiona, tai muistin käsittäen ennalta määritetyn matemaattiisen funktion, jonka avulla voidaan laskea ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdepa-15 rametrin arvoa vastaava kosteusmittaustuloksen korjausarvo, mainitun ympäristö-olosuhdcparametrin koskiessa ainakin yhtä kosteusmittaustulokseen vaikuttavaa suuretta, mainitun suureen ollessa paine, ympäristön lämpötila, kosteus, radiosondin sijaintikorkeus, radiosondin luotaus-aika, auringon säteilyn intensiteetti, au- ·*·,· ringon korkeuskulma, radiosondin sijainti maapallolla tai radiosondin nousunope- * • * 20 us, : vastaanottovälineet mainitulla kosteusanturilla mitatun kosteuden Um vastaanot- *!"! tamiseksi ja ainakin yhden ympäristöolosuhdeparametrin vallitsevan arvon vas- • · · • \ϊ taanottamiseksi, ja • · · laskentavälineet virhekorjatun kosteuden U laskemiseksi suoraan tai välillisesti 25 mainitun mitatun ympäristön kosteuden Um ja mainitussa tietorakenteessa mainit- • · : tua ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan korja- ··· • · *···* usarvojen tai mainitun matemaattisen funktion avulla lasketun korjausarvon avul- la.

• · • · ·***. 30 Keksinnön mukainen tietojenkäsittelylaite voi olla mikä tahansa soveltuva laite • · » :*·,· kuten esimerkiksi yleiskäyttöinen tietokone, prosessori tai palvelin. Kyseinen tie- • · 6 118162 tojenkäsittelylaite voi sijaita myös kokonaan tai osittain radiosondissa. |

Keksinnön kolmannen aspektin mukaan toteutetaan tietokoneohjelma, joka tuottaa f rutiinin radiosondin kosteusmittaustulosten korjaamiseksi säteilylämmönsiirrosta 5 aiheutuvien virheiden osalta suoritettaessa mainittu tietokoneohjelma, radiosondin käsittäessä ainakin kosteusanturin, ja mainitun tietokoneohjelman ollessa yhteydessä ennalta muodostettuun tietorakenteeseen, joka käsittää kosteusmittaustulosten koqausarvoja erilaisissa ympäristöolosuhteissa, ympäristöolosuhteiden ollessa *

10 mainitussa tietorakenteessa määritettynä mainitun ainakin yhden ympäristöolo- J

suhdeparametrin funktiona, tai muistiin, joka käsittää ennalta määritetyn matemaattisen funktion, jonka avulla voidaan laskea ainakin yhtä vallitsevaa ympäris-töolosuhdeparametrin arvoa vastaava kosteusmittaustuloksen korjausarvo, mainitun ympäristöolosuhdeparametrin koskiessa ainakin yhtä kosteusmittaustulokseen 15 vaikuttavaa suuretta, mainitun suureen ollessa paine, ympäristön lämpötila, kosteus, radiosondin sijaintikorkeus, radiosondin luotaus-aika, auringon säteilyn inten- 4 siteetti, auringon korkeuskulma, radiosondin sijainti maapallolla tai radiosondin nousunopeus, ja mainitun tietokoneohjelman käsittäessä • » ohjelmakoodin mainitulla kosteusanturilla mitatun kosteuden Um vastaanottami- \i • · ^ • *.· 20 seksi ja ainakin yhden ympäristöolosuhdeparametrin vallitsevan arvon vastaanot- « :.:.i tamiseksi, ja • 'i ‘***: ohjelmakoodin virhekorjatun kosteuden U laskemiseksi suoraan tai välillisesti * * » : mitatun ympäristön kosteuden Ura ja mainitussa tietorakenteessa mainittua ainakin • · · * · *...· yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan korjausarvon tai 25 mainitun matemaattisen funktion avulla lasketun korjausarvon avulla.

• · • · · • · * ·»« *·”’ Keksinnön mukainen tietokoneohjelma voidaan toteuttaa esimerkiksi sopivalle • · muistivälineelle tallennettuna tietokoneohjelmatuolteena tai sopivaan tielojenkä-' * ’ *; sittelylaitteistoon tai radiosondiin sulautettuna ohjelmistona.

30 • · · :\i Epäitsenäiset vaatimukset koskevat keksinnön edullisia suoritusmuotoja. Keksin- 7 _ . _ 118162 nön yhteen aspektiin liittyvien epäitsenäisten vaatimusten sisältö on sovellettavissa keksinnön muihinkin aspekteihin.

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti esimerkkien avulla viittaa-5 maila oheisiin kuvioihin, joissa

Kuvio 1 on keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetelmää ha vainnollistava vuokaavio; 10 Kuvio 2 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista taulukkoa kosteusanturin ja ympäristön lämpötilojen välisistä eroista; ja

Kuvio 3 on yksinkertaistettu lohkokaavio keksinnön erään suoritusmuo don mukaisesta tietojenkäsittelylaitteesta.

' 15 , ^

Yleisellä tasolla keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä suoritetaan niin sanottu normaali kosteusmittaus radiosondiin sisältyvällä kosteusan-turilla mitatun arvon Um saamiseksi ympäristön kosteudelle. Samassa yhteydessä ί*·,· määritetään ainakin yhden ympärislöolosuhdeparametrin vallitseva arvo. Näiden 20 mitatun ympäristön kosteuden Um ja ympäristöolosuhdeparametrin (tai parametri-: : : en) vallitsevan arvon avulla sitten lasketaan suoraan tai välillisesti virhekoijattu "**ί kosteus U.

·· · • · · • 9 m « ···

Ympäristöolosuhdeparametri voi perustua esimerkiksi johonkin kosteusmittaustu-25 lokseen vaikuttavista suureista, kuten paineeseen, lämpötilaan, kosteuteen, radio- • #· : sondin sijaintikorkeuteen, radiosondin luotaus-aikaan, auringon säteilyn intensi- ··· • · *···* teettiin, auringon korkeuskulmaan, radiosondinsijaintiin maapallolla tai radioson- din nousunopeuteen.

• · :***; 30 Ympäristöolosuhdeparametrin arvon määritys voidaan suorittaa suoraan tai välil- • · · :*·.· lisesti esimerkiksi radiosondiin sisältyvällä toisella mittausanturilla tai ympäristö- · • _ v

X

8 118162 olosuhdeparametrin arvo voidaan saada radiosondista riippumattomasta lähteestä. >

Esimerkiksi auringon korkeuskulma, jota voidaan käyttää ympäristöolosuhdepa- ;> rametrina, on riippuvainen päivämäärästä ja kellonajasta ja se on siten itse radiosondista tai siinä tapahtuvista mittauksista riippumaton suure.

5

Ympäristöolosuhdeparametrin (tai -parametrien) vallitsevaa arvoa voidaan siis käyttää suoraan virhekorjatun kosteuden laskemiseen. Esimerkiksi sopivaa ympä-ristöolosuhdcparametrin arvosta ja mitatusta kosteuslukemasta riippuvaa funktiota tai laskentakaavaa voidaan käyttää tähän tarkoitukseen. Vaihtoehtoisesti ympäris-10 töolosuhdeparametrin vallitsevaa arvoa voidaan hyödyntää välillisesti. Välillisesti ympäristöolosuhdeparametrin avulla laskemisella tarkoitetaan tässä sitä, että ympäristöolosuhdeparametrin arvon perusteella voidaan esimerkiksi laskea jokin välitulos tai sen avulla voidaan identifioida jonkin lisäparametrin tai kertoimen f arvo tai soveltuva laskentafunktio. :· 15 , y

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa ratkaisussa muodostetaan etukäteen t tietorakenne, joka käsittää kosteusmittaustulosten korjausarvoja erilaisissa ympäristöolosuhteissa, ympäristöolosuhteiden ollessa mainitussa tietorakenteessa mää- « '' « ·.**: ritettynä mainitun ainakin yhden ympäristöolosuhdeparametrin funktiona, ja vir- ; • · ; *·· 20 hekorjattu kosteus U lasketaan suoraan tai välillisesti mainitun mitatun ympäris- tön kosteuden Um ja mainitussa tietorakenteessa mainittua ainakin yhtä vallitsevaa * * ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan korjausarvon avulla. Mainittu kor- ·♦ · • · · : ·' jausarvo voi olla esimerkiksi koijauskerroin, jolloin todellinen arvo saadaan kerto- • · *···* laskun avulla, tai korjattavan arvon ja todellisen arvon välinen ero (korjaus), jol- 25 loin todellinen arvo saadaan yhteenlaskun avulla. Tämän suoritusmuodon yksi- • · · tyiskohtia käsitellään tarkemmin myöhemmin tässä selityksessä.

• · • · ·«« • · ** " Keksinnön eräässä toisessa suoritusmuodossa edellä mainitun tietorakenteen si- jaan käytetään sopivaa matemaattista funktiota. Tällöin mainittua ainakin yhtä «•t · ! 30 vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaava kosteusmittaustuloksen * · korjausarvo lasketaan ennalta määrätyn matemaattisen funktion avulla ja virhe-

" · > I

9 118162 korjattu kosteus U lasketaan suoraan tai välillisesti mainitun mitatun ympäristön kosteuden Um ja mainitun lasketun korjausarvon avulla,

Keksinnön eräs suoritusmuoto perustuu pääasiallisesti säteilylämmönsiirrosta ai- · 5 heutuvien virheiden analysointiin ja korjaamiseen kosteusanturin ja ympäristön välisen lämpötilaeron ΔΤυ avulla. Todellinen kosteus U on kosteusanturin lämpötilan Tu ja anturin mittaaman kosteuden Um funktio: V - f (Tv M m) .---4 >v 10 Tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa oletetaan tyypillisesti, että ympäristön lämpötila ja kosteusanturin lämpötila vastaavat toisiaan. Nyt on huomattu, että tästä aiheutuu oleellisesti virhettä kosteusmittaustuloksiin, koska muun muassa * mittausympäristön vaikutuksesta esiintyvän säteilylämmönsiirron vaikutuksesta . \ kosteusanturin lämpötilan ja ympäristön lämpötilan välillä voi olla huomattavia-15 kin eroja. Esillä olevassa keksinnössä kosteusanturin lämpötilan ja ympäristön lämpötilan välinen ero on otettu huomioon kosteusmittaustulosten analysoinnissa ja korjaamisessa.

ί *.ϊ Kuvio 1 on keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetelmää radiosondin

» · . V

*· • *»· 20 kosteusmittaustulosten korjaamiseksi havainnollistava vuokaavio.

• · · *·· * · ·

Vaiheessa 10 muodostetaan etukäteen taulukko ympäristön lämpötilan ja kosteus- ** · ... - λ ί .* anturin lämpötilan välisistä eroista ΔΤυ (Tu: n korjausarvöistä ympäristön lämpö-

Il* * · *··*' tilaan nähden) erilaisissa ympäristöolosuhteissa. Tällaisen taulukon sisältöä on 25 käsitelty tarkemmin alla kuvion 2 yhteydessä.

• · * • · ·

*·* I

4 4»,'

Il 1 *··’ Vaiheessa 11 mitataan ympäristön lämpötila TT radiosondin lämpötila-anturilla.

• · ·.1: Mitattu ympäristön lämpötila TT korjataan edullisesti tässä yhteydessä erilaisten i * virhetekijöiden, kuten esimerkiksi säteilylämmönsiirron ja/tai aikaviiveen, osalta.

♦ j 30 Lämpötilamittausten säteilyvirheenkoijausta on käsitelty esimerkiksi julkaisussa

James K. Luers Temperature Error of Vaisala RS90 Radiosonde, Journal of At- 118162 1 10 ί

vS

"'M

mospheric and Oceanic Technology,Vol.14, Nro 6, December 1997, ppl520- i:! 1532. Käytännössä mitattu ympäristön lämpötila Τχ korjataan vastaamaan mah- . ΐ dollisimman tarkasti todellista ympäristön lämpötilaa. Virhekoijaamatontakin mittaustulosta voidaan käyttää, mutta siinä tapauksessa lämpötilamittauksen vir-5 heet kertautuvat kostcusmittauksen virhekorjauksessa. Seuraavaksi mitataan ym- .· pariston kosteus Um kosteusanturilla vaiheessa 12. Mitattu kosteus Um on siis kos- | teusanturilla saatu niin sanottu normaali mittaustulos.

Vaiheessa 13 lasketaan kosteusanturin lämpötila Tu etukäteen vaiheessa 10 muo- j 10 dostetun taulukon ja ympäristön lämpötilan TT avulla. (Tässä voidaan käyttää Τχ:η virhekorjattua arvoa tarkempien lopputulosten saavuttamiseksi.) Taulukosta etsitään ΔΤυ:η arvo, joka vastaa kosteusmittausta (Um:n mittaus) suoritettaessa vai- j linneita ympäristöolosuhteita, ja tätä arvoa käytetään Tu:n laskemiseen.

15 Kosteusanturin lämpötila Tu voidaan laskea esimerkiksi seuraavasti: 1 Τυ =TT+ kv ATV, jossa Τχ = ympäristön lämpötila edullisesti virhekorjattuna, ku = tuuletuskerroin (ventilation factor) nominaaliseen arvoon nähden, ja • · ·.*·· ΔΤυ = ympäristön lämpötilan ja kosteusanturin lämpötilan välinen ero (korjaus : ** 20 ympäristön lämpötilaan nähden) vallitsevissa (nominaalinen ku) ympäristöolosuh- * • 9 m *♦*.* teissä.

«··** • «

• · · , '-'f I

• · · ; \ f Tarvittaessa kyseistä ΔΤυ arvoa voidaan koqata kum lisäksi myös muiden vaikut- $ ·***· • · ··<& *** tavien termodynaamisten tekijöiden suhteen. j 25 • * · ·../< • · * '|j|

Tuuletuskerroin ku ilmaisee ilman ja anturin välisen lämmönsiirtokertoimen ;f * · • · · _ muuttumisen tuuletuksen muuttuessa. Taulukoitu (nominaalinen) ΔΤυ arvo vastaa • * * • · · ‘ j tiettyä (nominaalista) tuuletuksen arvoa ja tuuletuskerroin ilmaistaan siten tuule- * « · · · • t . tuskertoimen muutoksena todellisen ja nominaalisen tilanteen välillä. Sen määrit- • · ·

• * T

30 tely voidaan tehdä kyseisen lämmönsiirtotilanteen termodynaamisen analyysin > • · • · · • · · • * 11 ; 118162 kautta erilaisia approksimaatioita käyttäen ja kokeellisia mittauksia hyödyntäen esimerkiksi seuraavasti: ' f \b 1 V .

κυ = a- — jossa v = radiosondin todellinen nousunopeus, . /t 5 v<) = radiosondin nominaalinen nousunopeus, joka on tyypillisesti 5-6 m/s,

a = vakio (esimerkiksi noin luokkaa 1), ja J

b = vakio (esimerkiksi noin luokkaa -0.5 riippuen käytetyn anturin ominaisuuksista), 10 Radiosondin todellinen nousunopeus voidaan määrittää tietyllä aikavälillä esimerkiksi siten, että ilmanpaineen P, lämpötilan T ja kosteuden U perusteella lasketaan ;

radiosondin korkeus määrätyllä ajanhetkellä, jolloin nousunopeus on korkeuden J

muutos eri ajanhetkien välillä jaettuna kyseisten ajanhetkien välisellä aikaerolla.

Taulukkoa varten on sovittu nominaalinen radiosondin nousunopeus, joka vastaa ·· 15 tuuletusnopeutta sondin kulkiessa ilmavirtauksen mukana, perustuen käsitykseen | mittauksen kannalta edullisesta keskimääräisestä nousunopeudesta.

.’.j Tuuletuskerroin ku voidaan määritellä myös seuraavasti (perustuen erääseen toi- • · seen sopivaan läminönsiirtotilanteen approksimaatioon): * : 20 ky = f (P, ~~), jossa ·1··1 di • · P s ilmanpaine, ja f ♦ · .·2. t = aika.

• « • · · • ;1; Myös muita soveltuvia tapoja voidaan käyttää tuuletuskertoimen ku määrittämi- ;! ♦ ·· · '.'l1 25 seen. Tuuletuskertoimessa voidaan esimerkiksi ottaa huomioon, että laattamaisen * 1 1 : (kosteusanturi) ja sylinterimäisen (lämpötila-anturi) kappaleen termodynamiikka • 1 · ja lämmönvaihto ovat erilaisia, jolloin kosteusmittauksen tuuletuskerroin ku on tyypillisesti eri kuin lämpötilamittauksen tuuletuskerroin kp.

* · „ > * 1 \> • · · · • · · • 1 · 2 • » 12 , 118162 Tämän jälkeen kuvion 1 mukaisessa vuokaaviossa lasketaan vaiheessa 14 virhe- '

korjattu kosteus U vaiheessa 13 määritetyn kosteusanturin lämpötilan Tu, ympä- I

' <5S

ristön lämpötilan Τχ ja mitatun kosteuden Um avulla. (Myös tässä käytetään edullisesti Τχ:η virhekorjattua arvoa.) Virhekoijattu kosteus voidaan laskea esimerkik-5 si seuraavasti:

Suhteellinen kosteus U lämpötilassa T määritellään U =—-—100, jossa

eJO

ew(T) = kylläisen vesihöyryn osapaine (saturaatiohöyrynpaine) lämpötilassa T, ja ί 10 e = todellinen höyryn paine lämpötilassa T. ! Määritelmän mukaan mitattu kosteus on

Um=—--100 <’JTu) 15 Tästä voidaan laskea todellinen höyrynpaine e ja sijoittamalla edellä laskettu e perusmääritelmän mukaiseen kaavaan saadaan virhekoijattu todellinen kosteus U: •V*: U =—-—100 = e"—u^ -Um, jossa : :·. eJTT) ew(TT) ♦ · · • :*· Τχ = lämpötila-anturilla mitattu ympäristön lämpötila edullisesti virhekorjattuna, • · · .

*;··· Tu = kosteusanturin lämpötila, Γ**: 20 Um = mitattu kosteus, • · ew(Tu) = kylläisen vesihöyryn osapaine lämpötilassa Tu, ew(Tx) = kylläisen vesihöyryn osapaine lämpötilassa TT, ja • · ·,· ♦ e(Tx) = todellinen höyryn paine lämpötilassa Τχ.

• · · • * φ 25 Kylläisen vesihöyryn osapaine ew voidaan määritellä esimerkiksi meteorologian • Λ *:*·· alalla yleisesti tunnetun Wexler-Hyland approksimaation avulla. Alan ammatti- .·**, miehelle on kuitenkin selvää, että muitakin approksimaatioita voidaan käyttää • · ·· « : keksinnön puitteissa.

• *· • · 13 ;> 118162

Kuvio 2 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista taulukkoa 20 kosteus-anturin ja ympäristön lämpötilojen välisistä eroista ΔΤυ (Tm n korjausarvoista ympäristön lämpötilaan nähden). Päiväaikaan kosteusanturin lämpötila on korke-5 ampi kuin ilman lämpötila ja yöaikaan tilanne on päinvastainen.

.; n

Mainittu taulukko voidaan muodostaa esimerkiksi suorittamalla erilaisissa ympä-ristöolosuhteissa vertailumittauksia koskien ympäristön lämpötilaa ja kosteusanturin lämpötilaa, joiden avulla voidaan luonnollisesti muodostaa taulukko näiden 10 lämpötilojen eroista. -

Vaihtoehtoisesti taulukon muodostamisessa voidaan hyödyntää esimerkiksi soveltuvia kastepisteanturimittauksia tai ilmakchätutkan mittauksia tai muita soveltuvia menetelmiä, joilla tarvittavat suureet saadaan selville. Taulukkoon tarvittavat 15 lämpötilaeroarvot voidaan määritellä myös epäsuorasti mittaamalla ja vertaamalla erilaisissa ympäristöoloissa kosteutta radiosondin kosieusanturilla ja vertailuun soveltuvalla kosteusmittausmenetelmällä, joka antaa vertailukosteuden jossa huomioidaan käytettävän anturin tunnetut virhetekijät. Myös yö- ja päiväaikaan : tehtyjen mittausten antamia kosteusmittauseroja voidaan käyttää. Taulukon arvot • *2 ί*. 20 voidaan sitten päätellä radiosondin kosteusmittaustulosten ja todellisen kosteuden 1 • * * • erojen perusteella. Tällainen menettely on järkevää, koska todellisen kosteuden • * · *···· antava mittaus on tyypillisesti vaikea ja/tai kallis suorittaa ja siten taloudellisesti ·*·*: kannattamaton menetelmä käytettäväksi jatkuvissa mittauksissa.

• · • · · • · * * * · · 25 Edellä esitetyt ilmakchätutkalla (esimerkiksi DIAL ja RAMAN Lidar) tai kaste- • · ·,· j pisteantureilla (engl. dew or frostpoint sensors) suoritettavat mittaukset ovat ylei- • · · sesti tunnettuja meteorologisten mittausten alalla, joten niitä ei käsitellä tässä tä-män yksityiskohtaisemmin.

« · »«·»« • « .*··, 30 Taulukossa 20 ympäristöolosuhteet vaihtelevat ilmanpaineen P ja auringon korke- • · • * · ; uskulman (solar elevation angle) h funktiona. Vaaka-akselilla on esitetty ilman- ? • · 14 118162 paine Ρ ja pysty-akselilla on esitetty auringon korkeuskulma h. Auringon korke-uskulma on meteorologiassa yleisesti tunnettu suure, joka vaihtelee paikan, päi- ,;t vämäärän ja kellonajan funktiona, ja ilmanpaine on muutenkin radiosondissa tyy- ; pillisesti mitattava suure, joten määrättyä kosteusmittausta vastaava ΔΤυ:η arvo 5 on suoraviivaisesti saatavilla taulukosta.

Taulukon soluissa on esitetty joitakin hypoteettisia arvoja lämpötilaeroille ΔΤυ.

Esimerkiksi auringon korkeuskulman ollessa -7 (aurinko on 7° horisontin alapuolella eli on yö) ja ilmanpaineen ollessa 1000 hPa lämpötilaero ΔΤυ on tyypillisesti j v'; 10 0 °C (tai vähän alle 0 °C yöllisen IR-säteilyn ollessa merkittävää painetasosta riippuen). Anturi voi siis olla todellisuudessa kylmempi kuin mitattu ilmalämpöti-la. Vastaavasti esimerkiksi auringon korkeuskulmaa 90 ja ilmanpainetta 3 hPa vastaava lämpötilaero ΔΤυ voi olla 10 °C. Lämpötilaero voi siis olla selvästi muuttunut. Lämpötilaero eli ΔΤυ:η korjausarvo on nyt lämpimään suuntaan ilman 15 lämpötilaan nähden, sillä auringon säteily on lämmittänyt anturia. On huomattava, että todellisessa sovelluksessa taulukon arvot voivat luonnollisesti poiketa esite- 4 tyistä arvoista, koska todellisessa sovelluksessa taulukon arvot perustuvat kyseessä olevissa ympäristöolosuhteissa suoritettuihin mittauksiin. : • · · 1 • · · • · • · • * * ,* 20 Kuvion 2 taulukossa 20 esitetyt arvot voidaan tallentaa myös johonkin muuhun * « • · · ***. soveltuvaan tietorakenteeseen, kuten esimerkiksi (linkitettyyn) listaan tai vekto- ;· * · ·. . riin.

• · · * · • · ··« • *

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan mainitut korjaustaulukon korjausarvot ♦ .·, 25 ovat saturaatiokosteustason korjausarvoja AUrh, ja virhekorjattu kosteus U laske- • · · ♦ *· * .···. taan mainittua ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparamctrin arvoa vas- • · · . taavan ΔΙΙ^η ja mitatun ympäristön kosteuden Um avulla.

• * · * * .o.

• ·

Saturaatiokosteustason korjausarvo AUrh voidaan määrittää korjaustaulukossa * · • i

***, 30 esimerkiksi lämpötilasta riippuvan saturaatiokosteuden Urh ja ilmanpaineen P

* » * • *· • * "·< 118162 15 ' · .t'1 T: *1

Hl funktiona esitettynä esimerkiksi auringon korkeuskulmalle h = 90. Tällöin lopullinen saturaatiokosteustason korjaus AUrh’ voidaan laskea esimerkiksi seuraavasti: AU^^n-kfj-AU^, jossa ku = tuuletuskerroin (ventilation factor) nominaaliseen arvoon nähden, 5 n = auringon korkeuskulman h ja ilmanpaineen P funktiona vaihteleva normitettu muuttuja, ja AUrh = taulukosta saatu saturaatiokosteustason korjausarvo vallitsevissa (nominaalinen ku) ympäristöolosuhteissa.

10 Tarvittaessa kyseistä AUrh arvoa voidaan koijata ky:n lisäksi myös muiden vaikut- f! tavien termodynaamisten tekijöiden suhteen.

Nyt virhekorjattu kosteus U voidaan laskea huomioimalla mitattu kosteustaso esimerkiksi kaavasta: 15 V=U„ + At/,,’, jossa

Um = mitattu kosteus, ..

Urh = saturaatiokosteustaso, ja * * AUrh’ = lopullinen saturaatiokosteustason korjaus %rh. ί • · » » * « * / » · · **:·[ 20 Saturaatiokosteustason korjausarvon AUrh voidaan määrittää korjaustaulukossa / myös auringon korkeuskulman h ja ilmanpaineen P funktiona. Tällöin lopullinen • · * ♦ · *.,! saturaatiokosteustason korjaus AUrh’voidaan laskea esimerkiksi seuraavasti: • * * · AUrh'^ku 'AUrh,jossa | ku = tuuletuskerroin (ventilation factor) nominaaliseen arvoon nähden, ja * · * · ;"*· 25 AUrh = taulukosta saatu saturaatiokosteustason korjausarvo vallitsevissa (nomi- i * ♦ · i .·. : naalinen ku) ympäristöolosuhteissa.

• · f • « • «

Tarvittaessa kyseistä AUrh arvoa voidaan korjata ku:n lisäksi myös muiden vaikut- - • · 4”'. tavien termodynaamisten tekijöiden suhteen.

• «· « * 118162 f

16 ' -J

Nyt virhekorjattu kosteus U voidaan laskea esinaerkiksi kaavasta: f U ~Um+-—-MJ ,’, jossa

Il - MJ ’ rh J

U rh rh * IJm = mitattu kosteus,

Urh = saturaatiokosteustaso, ja 5 AUrh’ = lopullinen saturaatiokosteustason korjaus %rh.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaan mainitut korjaustaulukon korjausarvot ovat suoraan kosteustason korjausarvoja AU (esimerkiksi prosentteina mitatusta ympäristön kosteudesta Um), jolloin virhekorjattu kosteus U lasketaan mainittua ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparamelrin arvoa vastaavan AU:n ja f 10 mitatun ympäristön kosteuden Um avulla. ΐ

Kosteustason korjausarvo AU voidaan määrittää korjaustaulukossa esimerkiksi ilmanpaineen P ja auringon korkeuskulman h funktiona. Tällöin lopullinen koste- uskoijaus AU’ voidaan laskea esimerkiksi seuraavasti: 5 15 Ai/’= k(J - MJ Jossa 5! ku = tuuletuskerroin (ventilation factor) nominaaliseen arvoon nähden, ja · AU - taulukosta saatu kosteustason korjausarvo prosentteina vallitsevissa (nomi- • ·· • ·

:·. naalinen ku) ympäristöolosuhteissa. S

• · · V

* ·; i « · < ♦ · · • · · 20 Tarvittaessa kyseistä AU arvoa voidaan korjata ku:n lisäksi myös muiden vaikut- ;’·*· tavien termodynaamisten tekijöiden suhteen.

• · • · · • * • · *#·

Nyt virhekorjattu kosteus U voidaan laskea esimerkiksi kaavasta: * * ;::7 t/=i/+At/’·^, jossa m 100 * * * .·. : 25 Um = mitattu kosteus, ja • Φ · -',5.

• · AU’= lopullinen kosteuskorjaus prosentteina.

• , • · · • · • ·

Kuvio 3 on yksinkertaistettu lohkokaavio keksinnön erään suoritusmuodon mu- t «· • · 118162 π kaisesta tietojenkäsittelylaitteesta 30, joka voi olla esimerkiksi yleiskäyttöinen tietokone tai palvelin tai sisältyä radiosondiin.

Tietojenkäsittelylaite 30 käsittää prosessointiyksikön 31 ja siihen yhteydessä ole-5 van I/O-rajapinnan 32, jonka kautta tietojenkäsittelylaite kommunikoi muiden laitteiden kanssa joko kiinteän tai langattoman tiedonsiirtoyhteyden välityksellä, jonka kautta tietojenkäsittelylaitteelle voidaan syöttää tietoa ja jonka kautta tieto-jenkäsittelylaite antaa ulos tietoa. I/O rajapinta käsittää tyypillisesti myös käyttäjä-rajapinnan (user interface, UI, ei esitetty kuviossa) käsittäen esimerkiksi näytön ja 10 näppäimistön sekä mahdollisesti jonkin muun ohjainvälineen (ei esitetty kuvios- J

sa), joiden avulla kyseistä tietojcnkäsittelylaitetta voidaan käyttää. Keksintöä voidaan kuitenkin hyödyntää myös laitteissa, joissa ei ole varsinaista käyttäjärajapin-taa, kuten esimerkiksi radiosondissa.

•f 15 Prosessointiyksikkö 31 käsittää prosessorin (ei esitetty kuviossa), muistin 33 ja muistiin tallennetun tietokoneohjelman 34 suoriteltavaksi mainitussa prosessorissa. Prosessori ohjaa tietokoneohjelman 34 mukaisesti tietojenkäsittelylaitteen tuottamaan rutiinin radiosondin kosteusmittaustulosten koijaamiseksi erityisesti sätei- • · V*: lylämmönsiirrosta aiheutuvien virheiden osalta.

f * · 20

Tietojenkäsittelylaite ohjataan vastaanottamaan kostcusanturilla mitattu kosteus * * Um ja ainakin yhden ympäristöolosuhdeparametrin vallitseva arvo. Tietojenkäsit- • · · • · · .

• ·' telylaite voi käsittää radiovastaanottimen radiosondin mittaustulosten vastaanot- « « · • · *···* tamiseksi suoraan radiosondista tai mittaustulokset voidaan syöttää tietojenkäsitte- # 25 lylaitteelle jollakin muulla sopivalla tavalla I/O rajapinnan 32 kautta. Edelleen • * · tietojenkäsittelylaite ohjataan laskemaan virhekorjattu kosteus U suoraan tai välil- • · * · *" lisesti mitatun ympäristön kosteuden Um ja vastaanotetun ainakin yhden ympäris- .

• · ·(£ • t · *. *: töolosuhdeparametrin vallitsevan arvon avulla.

• ' . i.

• · 30 Keksinnön eräässä suoritusmuodossa muistiin 33 on tallennettu lisäksi ennalta • · ·,**; muodostettu taulukko 35, joka käsittää kosteusmittaustulosten koijausarvoja eri- : 118162 18 ' ' '’ai ,·(Ί laisissa ympäristöolosuhteissa, ympäristöolosuhteiden ollessa määritettynä ainakin yhden ympäristöolosuhdcparametrin funktiona. Tällöin tietokoneohjelma 34 ohjaa .;Λ prosessorin laskemaan virhekoijattu kosteus U suoraan tai välillisesti mitatun ympäristön kosteuden Um ja taulukossa 35 mainittua ainakin yhtä vallitsevaa ympä-5 ristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan korjausarvon avulla.

Keksinnön eräässä vaihtoehtoisessa toteutuksessa tietokoneohjelma 34 ohjaa pro- ^ sessorin laskemaan vastaanotettua ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdcparametrin arvoa vastaava kosteusmittaustuloksen korjausarvo ennalta määrätyn 10 matemaattisen funktion avulla ja käyttämään laskettua korjausarvoa virhekorjatun j kosteuden U laskemisessa.

Keksinnön vielä erään suoritusmuodon mukaan tietojenkäsittelylaite ohjataan vas- 1' taanottamaan radiosondissa olevalla lämpötila-anturilla mitattu ympäristön lämpö-15 tila Tr-Edelleen tietojenkäsittelylaite ohjataan laskemaan kosteusanturin lämpöti- f la Tu ympäristön lämpötilan Tt ja taulukon 35 avulla, mainitun taulukon käsittäessä ympäristön lämpötilan ja kosteusanturin lämpötilan välisiä eroja ΔΤυ erilai- a\ sissa ympäristöolosuhteissa, ja laskemaan virhekorjattu kosteus U kosteusanturin • · -% *.2 3: lämpötilan Tu, ympäristön lämpötilan TT ja mitatun kosteuden Um avulla. » • « ' .¾ : ·· 20 & • ..# * « · *4.’ Keksinnön yksityiskohtia on edellä esitelty esimerkinomaisesti edullisten suori- ·«·«· ’ 1 tusmuotojen yhteydessä rajoittamatta keksintöä kuitenkaan vain näihin esimerk- • ·1· ' keihin. Alan ammattimiehelle on selvää, ettei keksintö rajoitu esitettyihin yksi- j • · *·· tyiskohtiin ja että keksintö voidaan toteuttaa muussakin muodossa poikkeamatta s t , 25 keksinnön tunnusmerkeistä. Keksinnön toteutus- ja käyttömahdollisuuksia rajoit- 3 • · · • · · "I.1 tavat ainoastaan oheistetut patenttivaatimukset. Täten vaatimusten määrittelemät • · * t "1 erilaiset keksinnön toteutusvaihtoehdot, myös ekvivalenttiset toteutukset, kuuluvat • 1 • · · * " keksinnön piiriin.

• · · · · • · · 2 • 1 3 • · • « · • · · • · . ' ' '

Claims (16)

1181621 19 ί - V?

1. Menetelmä radiosondin kosteusmittaustulosten korjaamiseksi A säteilylämmönsiirrosta aiheutuvien virheiden osalta, radiosondin käsittäessä 5 ainakin kosteusanturin, tunnettu siitä, että menetelmässä muodostetaan (10) etukäteen tietorakenne (20), joka käsittää kosteusmit-taustulosten korjausarvoja erilaisissa ympäristöolosuhteissa, ympäristöolosuh- j teiden ollessa mainitussa tietorakenteessa määritettynä mainitun ainakin yhden 1 ympäristöolosuhdeparametrin funktiona, tai määritetään etukäteen matemaat-10 tinen funktio, jonka avulla voidaan laskea ainakin yhtä vallitsevaa ympäristö-olosuhdeparametrin arvoa vastaava kosteusmittaustuloksen korjausarvo, mainitun ympäristöolosuhdeparametrin koskiessa ainakin yhtä kosteusmittaustu- ) lokseen vaikuttavaa suuretta, mainitun suureen ollessa paine, ympäristön lämpötila, kosteus, radiosondin sijaintikorkeus, radiosondin luotaus-aika, auringon 15 säteilyn intensiteetti, auringon korkeuskulma, radiosondin sijainti maapallolla .3 tai radiosondin nousunopeus, i mitataan (12) ympäristön kosteus Um mainitulla kosteusanturilla, määritetään ainakin yhden ympäristöolosuhdeparametrin vallitseva arvo, 1j • · « • · · ϊ • · ia -t ·· j ·· ·* • * ·** .·£ • [ 20 lasketaan (14) virhekorjattu kosteus U suoraan tai välillisesti mainitun 1 • * · J • · · t **’. mitatun ympäristön kosteuden Un, ja mainitussa tietorakenteessa mainittua ai- ; * · · · # • · ... nakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan korjaus- • * arvon tai mainitun matemaattisen funktion avulla lasketun korjaus arvon avul- 1 « · la. :·. 25 ' 1 • ·· .**·.

2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kosteusmit- • · • · * , i* . *. taustulosten korjausarvo perustuu ainakin yhteen kosteusmittaustulokseen vai- · • # · • · * *11.’ kutiavista suureista, kuten paineeseen, lämpötilaan, kosteuteen, radiosondin si- - • · ’·* jaintikorkeuteen, radiosondin luotaus-aikaan, auringon säteilyn intensiteettiin, * * ♦ *···] 30 auringon korkeuskulmaan, radiosondinsijaintiin maapallolla tai radiosondin nousunopeuteen. ί , ' _ . ^ 118162

3. Förfarande enligt vilket som heist av de ovan angivna kraven, kännetecknat därav, att nämnda korrigeringsvärden är skillnader ΔΤυ mellan omgivningcns | temperatur och fuktgivarens temperatur. .· 5

3. Minkä tahansa edellä esitetyn vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu , siitä, että mainitut koijausarvot ovat ympäristön lämpötilan ja kosteusanturin lämpötilan välisiä eroja ΔΤυ· 5

4. Förfarande enligt vilket som heist av de ovan angivna kraven, kännetecknat ¥ därav, att nämnda datastruktur (20) bildas pä basis av jämförelsemätningar. f

4. Minkä tahansa edellä esitetyn vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu tietorakenne (20) muodostetaan vertailumittausten perusteella.

5 Um = den uppmätta humiditeten, ew(Tu) = den mättade vattenängans deltryck vid temperaturen Tu, ί ew(TT) = den mättade vattenängans deltryck vid temperaturen TT, och e(TT) = det verkliga angtrycket vid temperaturen Τχ.

5. Förfarande enligt vilket som heist av de ovan angivna kraven, kännetecknat ? 10 därav.attnämndakorrigeringsvärdenärkorrigeringsvärdenÄUrhfÖrsaturation- shumiditetsnivän, och att i förfarandet J den felkorrigerade humiditeten U beräknas med hjälp av AUrh motsvarande nämnda ätminstone ena rädande värde pä omgivningstillständsparametem och den upp matta omgivningshumiditeten Um. 15 .!

5 I. Förfarande för korrigering av humiditetsmätresultaten av en radiosond beträf-fande fel beroende pä strälmngsvärmeöverföring, varvid radiosonden omfattar ätminstone en fuktgivare, kännetecknat därav, att i förfarandet 2. bildas (10) pä förhand en datastruktur (20), sora omfattar korrigeringsvärden för ! . . . . i hraniditetsmätresultaten i olika omgivnmgstillständ, varvid omgivningstillständen 10 i nämnda datastruktur är bestämda som en funktion av nämnda ätminstone ena ..’i omgivningstillständsparameter, eller bestäms pä förhand en matematisk funktion, med hjälp av vilken kan beräknas ett korrigeringsvärde för ett humiditetsmätresul-tat motsvarande ätminstone ett rädande värde pä omgivningstillständsparamctcm, I varvid nämnda omgivningstillständsparameter avser ätminstone en storhet som < 15 päverkar humiditetsmätresultatet, varvid nämnda storhet är tryck, omgivnings- ; temperatur, humiditet, radiosondens lägeshöjd, radiosondens pejlingstid, solens J-’jr strälningsintensitet, solens höjdvinkel, radiosondens läge pä jordklotet eller radio- ' , . sondens stighastighet, • · · • · · mäts (12) omgivningens humiditet Um med nämnda fuktgivare, | i *** i ι·ι 20 bestäms det rädande värdet pä ätminstone en omgivningstillständsparameter och • * · ·.;·*' • · f ' »HU beräknas (14) den felkorrigerade humiditeten U direkt eller indirekt med hjälp f * · av nämnda uppmätta omgivningshumiditel Um och ett korrigeringsvärde motsva- • · • · '·* .···. rande nämnda ätminstone ena rädande värde pä omgivningstillständsparametem i I nämnda datastruktur eller ett med hjälp av nämnda matematiska funktion beräknat | ·*·.. 25 korrigeringsvärde. ], * - * 9 · 'T' • · • * • · · : 2. Förfarande enligt kravet 1, kännetecknat därav, att nämnda korrigeringsvärde • * « -Äl ·** · -'·? .···. för humiditetsmätresultaten baserar sig pä ätmistone en av de storheter som pä- • · • · · *. verkar humiditetsmätresultatet, säsom tryck, temperatur, humiditet, radiosondens • * · • * ♦ ***. 30 lägeshöjd, radiosondens pejlingstid, solens strälningsintensitet, solens höjdvinkel, | • · ' Γί radiosondens läge pä jordklotet eller radiosondens stighastighet. 2 118162 1 & M

25 I tf ' $

5. Minkä tahansa edellä esitetyn vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut koijausarvot ovat saturaatiokosteustason koqausarvoja AUrh, ja että menetelmässä lasketaan virhekoijattu kosteus U mainittua ainakin yhtä vallitsevaa ym-päristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan AUrh:n ja mitatun ympäristön kos- ' 15 teuden Um avulla.

6. Förfarande enligt vilket som heist av de ovan angivna kraven, kännetecknat ? därav, att nämnda korrigeringsvärden är direkt korrigeringsvärden AU för humidi- . . tetsnivän, och att i förfarandet • · ♦ den felkorrigerade humiditeten U beräknas med hjälp av AU motsvarande • ·« . 20 nämnda ätminstone ena rädande värde pä omgivningstillständsparametem och den • · * • · * .'n> uppmätta omgivningshumiditeten Um. • · 'ri . Λ • · · '·' 4¾ • · · ~\l • * Φ ·

6. Minkä tahansa edellä esitetyn vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu >1 siitä, että mainitut koijausarvot ovat suoraan kosteustason koijausarvoja AU, ; • · . ·· 4 M • · · [· *· ja että menetelmässä * · * 20 lasketaan virhekoijattu kosteus U mainittua ainakin yhtä vallitsevaa ym- t • * · * · · ***. päristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan AU:n ja mitatun ympäristön kos- ·«··· • e ... teuden Um avulla. • · · • # • · · • · ' ;.JI • · y ,

7. Förfarande enligt vilket som heist av de ovan angivna kraven, kännetecknat "****.. $ därav, att omgivningstillständen i nämnda datastruktur (20) har bestämts som en f ·*·.. 25 funktion av lufttrycket P och solens höjdvinkel h. . • t · • · • · * ♦ ...

7. Minkä tahansa edellä esitetyn vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu 25 siitä, että mainitussa tietorakenteessa (20) ympäristöolosuhteet on määritetty • · · · . * · ·. ilmanpaineen P j a auringon korkeuskulman h funktiona. • · · * ’ 'T,, • f·' * · · · · • ft

8. Förfarande enligt vilket som heist av de ovan angivna kraven, kännetecknat k • * * d **·*..' .··*. därav, att omgivningstillständen i nämnda datastruktur (20) har bestämts som en • * * ' *, funktion av den av temperaturen beroende saturationshumiditeten rh och luft- • · · 30 trycket P. • · ·> 11 81 62 ji .Φι $? 26 f

8. Minkä tahansa edellä esitetyn vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu • * • siitä, että mainitussa tietorakenteessa (20) ympäristöolosuhteet on määritetty 4·· *;*· 30 lämpötilasta riippuvan saturaatiokosteuden rh ja ilmanpaineen P funktiona. • * · "·'.*· • ·« • · ;* 4' , i 118162 ί 2' '

9. Förfarande cnligt vilket som heist av de ovan angivna kraven, kännetecknat därav, att nämnda korrigeringsvärden är skillnader ΔΤυ mellan omgivningens temperatur och fuktgivarens temperatur, att nämnda radiosond dessutom omfattar 5 en temperaturgivare, och att i förfarandet mäts (11) omgivningens temperatur Tr med nämnda temperaturgivare, 3 beräknas (13) fuktgivarens temperatur Ta med hjälp av ΔΤυ motsvarande nämnda ätminstone ena rädande värde pä omgivningstillständsparametem och nämnda omgivnmgsternperatur Tr, och 10 beräknas (14) den felkorrigerade humiditeten U med hjälp av den beräknade ; temperaturen Tu pä fuktgivaren, omgivningstemperaturen Τχ och den uppmätta '! omgivn ingshumiditet en Um. )

9. Minkä tahansa edellä esitetyn vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut koijausarvot ovat ympäristön lämpötilan ja kosteusanturin - i lämpötilan välisiä eroja ΔΤυ, että mainittu radiosondi käsittää lisäksi lämpötila-anturin, ja että menetelmässä 5 mitataan (11) ympäristön lämpötila Τχ mainitulla lämpötila-anturilla, lasketaan (13) mainittua ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdepa-rametrin arvoa vastaavan ΔΤυ.η ja mainitun ympäristön lämpötilan Τχ avulla kosteusanturin lämpötila Tu, ja lasketaan (14) virhekoijattu kosteus U lasketun kosteusanturin lämpötilan \

10. Förfarande enligt kravet 9, kannetecknat därav, att i förfarandet J 15 felkorrigeras den uppmätta omgivningstemperaturen Τχ innan temperaturen Tu 1 pä fuktgivaren beräknas, och ' används den felkorrigerade omgivningstemperaturen Τχ vid beräkningen av fuktgivarens temperatur Tu och den felkorrigerade humiditeten U. • · * · · • · · :'f •9 • · • **· 20 11. Förfarande enligt kravet 9 eller 10, kännetecknat därav, att fuktgivarens tem- " • .-¾ peratur Tu beräknas pä följande sätt: Tu = Τχ + ku · ΔΤυ, där • * # -F • · · ' ' M • TT = den med temperaturgivaren uppmätta omgivningstemperaturen, fördelaktigt • · *···* felkorrigerad, , 25 ku = en ventilationskoefficient (ventilation factor) i förhällande tili det nominella t t « **;.* värdet, och ··;·· "* ΔΤυ = skillnaden mellan omgivningens temperatur och fuktgivarens temperatur i * · • · · ** ” rädande omgivningstillständ. * ··-- ··· : 30 12. Förfarande enligt vilket som heist av kraven 9-11, kännetecknat därav, att • · :.*·· den felkorrigerade humiditeten U definieras pä följande sätt: • ·' '27 τ, 118162 .··** £/ = . loo = · £/ där I ew(TT) ew(Tr) - TT = den med temperaturgivaren uppmätta omgivningstcmperaturen, fördelaktigt -r felkorrigerad, ^ Tu = fuktgivarens temperatur, t

10. Vaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä virhekoijataan mitattu ympäristön lämpötila TT ennen kosteusanturin lämpötilan Tu laskemista, ja 15 käytetään kosteusanturin lämpötilan Tu sekä virhekoijatun kosteuden U laskemisessa virhekorjattua ympäristön lämpötilaa Τχ. -M

10 Tu, ympäristön lämpötilan TT ja mitatun ympäristön kosteuden Um avulla.

11. Vaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kosteusanturin *. *: lämpötila Tu lasketaan seuraavasti: * ·«; ·’ ** 20 Τυ = rr+VA^>jossa ' * · · • · · ***, Τχ = lämpötila-anturilla mitattu ympäristön lämpötila edullisesti virhekoqat- * · ... tuna, • « · ku = tuuletuskerroin (ventilation factor) nominaaliseen arvoon nähden, ja 1 • * ΔΤυ = ympäristön lämpötilan ja kosteusanturin lämpötilan välinen ero vallit-25 sevissa ympäristöolosuhteissa. | • · · * • · · -¾ • · · '% • * · -S * .

12. Minkä tahansa vaatimuksen 9-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ··#·· ♦ · ·· ·%.; . virhekoriattu kosteus U määritellään seuraavasti: 5 ·»··· J U = -g(7r) -100 = -^^-^, jossa -ί ew(TT) ew(TT) • · · • ♦ 118162 22 3ί . Ττ = lämpötila-anturilla mitattu ympäristön lämpötila edullisesti virhekoqat-tuna, , Tu = kosteusanturin lämpötila, * Um = mitattu kosteus, 5 ew(Tu) = kylläisen vesihöyryn osapaine lämpötilassa TU} ew(Tr) = kylläisen vesihöyryn osapaine lämpötilassa Τχ, ja β(Ττ) = todellinen höyrynpaine lämpötilassa Τχ.

13. Databehandlingsapparat (30) för korrigering av humiditetsmätresultaten av en ,¾ T' -¾ radiosond beträffande fel beroende pä strälningsvärmeöverföring, varvid radio-sonden omfattar ätminstone en fuktgivare, kännetecknad därav, att databehand-lingsapparaten omfattar en pä förhand bildad datastruktur (35), som omfattar korrigeringsvärden för hu-15 miditetsmätrcsultaten i olika omgivningstillständ, varvid omgivningstillstanden i nämnda datastruktur är bestämda som en funktion av nämnda ätminstone ena otn- | givningstillständsparameter, eller ett minne (33) omfattande en pä förhand be- ·*·· stämd matematisk funktion, med hjälp av vilken kan beräknas ett korrigeringsvär- • · i *»· de för ett humiditetsmätresultat motsvarande ätminstone ett rädande värde pä om- ; 20 givningstillständsparametem, varvid nämnda omgivningstillständsparameter avser i * * ätminstone en storhet som päverkar humiditetsmätresultatet, varvid nämnda stor- ·· · : ·* het är tryck, omgivningstemperatur, humiditet, radiosondens lägeshöjd, radioson- ΐ • * ***·’ dens pejlingstid, solens strälningsintensitet, solens höjdvinkel, radiosondens läge | , . päjordklotet eller radiosondens stighastighet, 3 • * · * * · * 4 v 25 mottagningsanordningar (32) för mottagning av den med nämnda fuktmätare * · • * ‘1* uppmätta humiditeten Um och för mottagning av ett rädande värde pä ätminstone • · • * · ’· '· en omgivningstillständsparameter, ooh ♦ beräkningsanordningar (31,34) för beräkning av den felkorrigerade humiditeten • · · U direkt eller indirekt med hjälp av nämnda uppmätta omgivningshumiditet Um • · ·.**: 30 och ett korrigeringsvärde motsvarande nämnda ätminstone ena rädande värde pä 28 ί 118162 omgivningstillständsparametem i nämnda datastruktur eller ett med hjälp av nämnda matematiska funktion beräknat korrigeringsvärde.

13. Tietojenkäsittelylaite (30) radiosondin kosteusmittaustulosten korjaamiseksi 10 säteilylämmönsiirrosta aiheutuvien virheiden osalta, radiosondin käsittäessä ainakin kosteusanturin, tunnettu siitä, että tietojenkäsittelylaite käsittää ennalta muodostetun tietorakenteen (35), joka käsittää kosteusmittaustulosten koijausarvoja erilaisissa ympäristöolosuhteissa, ympäristöolosuhteiden ! ollessa mainitussa tietorakenteessa määritettynä mainitun ainakin yhden ym-15 päristöolosuhdeparametrin funktiona, tai muistin (33) käsittäen ennalta määri- | tetyn matemaattisen funktion, jonka avulla voidaan laskea ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaava kosteusmittaustuloksen koijausarvo, mainitun ympäristöolosuhdeparametrin koskiessa ainakin yhtä • · • · · *. *: kosteusmittaustulokseen vaikuttavaa suuretta, mainitun suureen ollessa paine, t • · ♦ i ‘ ** 20 ympäristön lämpötila, kosteus, radiosondin sijaintikorkeus, radiosondin luota- • · · *·:·* us-aika, auringon säteilyn intensiteetti, auringon korkeuskulma, radiosondin • · * · · J * sijainti maapallolla tai radiosondin nousunopeus, * * » vastaanottovälineet (32) mainitulla kosteusanturin a mitatun kosteuden • · • · *** Um vastaanottamiseksi ja ainakin yhden ympäristöolosuhdeparametrin vallit- i , 25 sevan arvon vastaanottamiseksi, ja : * · · **'* laskentavälineet (31, 34) virhekoijatun kosteuden UTaskemiseksi suoraan ; • * *** tai välillisesti mainitun mitatun ympäristön kosteuden Um ja mainitussa tieto- • · · · * rakenteessa mainittua ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin • · · · $ arvoa vastaavan koijausarvon tai mainitun matemaattisen funktion avulla las- ..!·* 30 ketun koijausarvon avulla. • · * · « * * * • · 23 ' 118162

14. Databehandlingsapparat enligt kravet 13, kännetecknad därav, att nämnda 5 databehandlingsapparat är belägen i nämnda radiosond.

14. Vaatimuksen 13 mukainen tietojenkäsittelylaite, tunnettu siitä, että mainittu Λ tietojenkäsittelylaite sijaitsee mainitussa radiosondissa. 1 ' '·# 'S·

15. Tietokoneohjelma, joka tuottaa rutiinin radiosondin kosteusmittaustulosten 5 korjaamiseksi säteilylämmönsiirrosta aiheutuvien virheiden osalta suoritettaessa mainittu tietokoneohjelma, radiosondin käsittäessä ainakin kosteusanturin ja mainitun tietokoneohjelman ollessa yhteydessä ennalta muodostettuun tietorakenteeseen, joka käsittää kosteusmittaustulosten korjausarvoja erilaisissa ympäristöolosuhteissa, ympäristöolosuhteiden ? Cl 10 ollessa mainitussa tietorakenteessa määritettynä mainitun ainakin yhden ym- ; ;| päristöolosuhdeparametrin fiinktiona, tai muistiin, joka käsittää ennalta määritetyn matemaattisen funktion, jonka avulla voidaan laskea ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaava kosteusmittaustuloksen korjausarvo, mainitun ympäristöolosuhdeparametrin koskiessa ainakin yhtä il 15 kosteusmittaustulokseen vaikuttavaa suuretta, mainitun suureen ollessa paine, ?| --¾ ympäristön lämpötila, kosteus, radiosondin sijaintikorkeus, radiosondin luota- 5 us-aika, auringon säteilyn intensiteetti, auringon korkeuskulma, radiosondin sijainti maapallolla tai radiosondin nousunopeus, ja mainitun tietokoneohjel- • · \**: man käsittäessä | • · : *·* 20 ohjelmakoodin mainitulla kosteusanturilla mitatun kosteuden Um vas- • \ taanottamiseksi ja ainakin yhden ympäristöolosuhdeparametrin vallitsevan ar- * * von vastaanottamrseksi, ja . • · · • ** ohjelmakoodin virhekorjatun kosteuden U laskemiseksi suoraan tai välil- i • · · ’·:> • · 7 *···* lisesti mitatun ympäristön kosteuden Um ja mainitussa tietorakenteessa mainit- 25 tua ainakin yhtä vallitsevaa ympäristöolosuhdeparametrin arvoa vastaavan "g ·*» ··}'. ·;;; koqausarvon tai mainitun matemaattisen funktion avulla lasketun korjausar- * · *;** von avulla. ··*·» ' • · / ·»·»· * * 16. Vaatimuksen 15 mukainen tietokoneohjelma tallennettuna muistivälineelle. ·:· 30 • · · · • · / • · * * · · • · 118162 * 24 f ?> ·,·ν Patentkrav ΐ,

15. Datorprogram som genomför en rutin för korrigering av humiditetsmätresulta-ten av en radiosond beträffande fel beroende pä strälningsvärmeövcrföring vid exekvering av nämnda datorprogram, varvid radiosonden omfattar ätminstone en 10 fuktgivare och nämnda datorprogram star i förbindelse med en pä förhand bildad datastruktur, som omfattar korrigenngsvärden för humidi-tetsmätresultaten i olika omgivningstillständ, varvid omgivningstillständen i nämnda datastruktur är bestämda som en funktion av nämnda atminstone ena om- f givningstillständsparameter, eller ett minne, som omfattar en pä förhand bestämd 15 matematisk funktion, med hjälp av vilken kan beräknas ett korrigeringsvärde för ett humiditetsmätresultat motsvarande atminstone ett rädande värde pä omgiv- : ningstillständsparametern, varvid nämnda omgivningstillständsparameter avser 4: ätminstone en storhet som päverkar humiditetsmätresultatet, varvid nämnda stor- * · :.*·· het är tryck, omgivningstemperatur, humiditet, radiosondens lägeshöjd, radioson- * * * *·· 20 dens pejlingstid, solens strälningsintensitet, solens höjdvinkel, radiosondens läge päjordklotet eller radiosondens stighastighet, och nämnda datorprogram omfattar · ' * * en programkod för mottagning av den med nämnda fuktmätare uppmätta humi- *· * • · · • ·* diteten Um och för mottagning av ett rädande värde pä ätminstone en omgivnings- * · · * * *···* tillständsparameter, och 25 en programkod för beräkning av den felkorrigerade humiditeten U direkt eller • · · indirekt med hjälp av nämnda uppmätta omgivningshumiditet Um och ett korriger- • * • * o *" ingsvärde motsvarande nämnda atminstone ena rädande värde pä omgivningstill- • · • · · . " ständsparametem i nämnda datastruktur eller ett med hjälp av nämnda matematis- * » * * ka funktion beräknat korrigeringsvärde. • ·· : : 30

♦ ♦ · * · !.*·; 16. Datorprogram enligt kravet 15 lagrat pä ett minnesmedium.