CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO KÍCH THƯỚC HẠT MƯA
2.1. Mơ hình đo và những hạn chế
Năm 2016 Viện nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa có hợp tác với Trường Đại học Bách khoa Saint Peterburg (Nga) thực hiện đề tài hợp tác nghiên cứu để thiết kế, chế tạo thiết bị đo kích thước và vận tốc hạt mưa ứng dụng trong dự báo mưa lũ phục vụ cơng tác phịng chống biến đổi khí hậu, do đó chúng tơi đã được các Giáo sư Nga bàn giao cho mơ hình thiết bị đo và phần mềm xử lý trên máy tính để cùng nghiên cứu hồn thiện thiết kế, chế tạo được thiết bị có thể ứng dụng thực tế. Sau khi nhận được mơ hình, tác giả và nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu, phân tích, thử nghiệm và tìm ra các hạn chế cần hồn thiện để có thể chế tạo được thiết bị ứng dụng trong thực tế.
Về khoa học, mơ hình gốc của các giáo sư Nga tính tốn đường kính hạt mưa
dựa vào độ sâu điều chế M trên mơ hình thử nghiệm. Như đã chỉ ra ở chương I, vấn đề xử lý thông qua M bị phụ thuộc vào biên độ cực đại và cực tiểu của xung quang điện thu được. Khi đó, vấn đề nhiễu ở các đỉnh xung, vấn đề điểm cực của các chồi xung không bằng nhau sẽ gây ra các sai số không mong muốn. Thêm nữa, với các hạt nhỏ hơn khoảng cách hai khe, điểm cực tiểu của khoảng trũng giữa hai chồi xung bằng khơng thì phương pháp tính này khơng dùng được nữa.
1– Nguồn sáng
2 – Khối cấp điện cho nguồn sáng 3 – Thấu kính tạo chùm song song 4 – Màn khe nhạy sáng
Fl: tiêu cự của thấu kính 3 Vd: vận tốc của hạt rơi
5 – Thấu kính hội tụ chùm song song 6 – Diode quang
7 – Khối khuếch đại và lọc 8 – Khối ADC và xử lý LS: độ rộng khoảng đo
L: khoảng cách từ hạt rơi đến màn 4
Hình 2.1. Sơ đồ kết cấu hệ đo do D. V. Kiesewetter and V. I. Malyugin đề xuất Về cơng nghệ, trong mơ hình đo D. V. Kiesewetter and V. I. Malyugin đề xuất Về cơng nghệ, trong mơ hình đo D. V. Kiesewetter and V. I. Malyugin đề xuất
(hình 2.1), nguồn sáng sử dụng là LED nên đã giảm thiểu được nhiễu đốm trong chùm sáng do nguồn LD phát ra [62, 63, 64]. Tuy nhiên bước sóng ánh sáng trung tâm của nguồn sáng sử dụng là 850nm nằm trong dải hồng ngoại khiến cho việc hiệu chỉnh quang gặp nhiều khó khăn.
Bên cạnh đó, việc điều chỉnh nguồn sáng và điốt quang vào đúng vị trí tiêu cự của các thấu kính tương ứng là điều chỉnh cứng nên sẽ khó khăn khi cần hiệu chỉnh trục quang trong điều kiện thực tế sử dụng.
Theo các cơng trình của Illingworth and Stevens (1987) [30], Grossklaus và cộng sự (1998) [26] chỉ ra rằng gió khơng làm thay đổi đáng kể thành phần vận tốc dọc của hạt rơi xuống khi sử dụng dải sáng có hình trụ. Trong phương pháp đo nghiên cứu, dải sáng có dạng hình trụ và khe nhạy sáng bố trí song song với bề mặt của trái đất nên cũng giảm được ảnh hưởng của gió. Do đó, phổ của tín hiệu coi như khơng phụ thuộc vào tốc độ gió. Trong mơ hình đo (hình 2.1), bên khối phát quang có
dng
uồ
phần tạo dải sáng hình trụ từ nguồn sáng thơng qua thấu kính 3 nên tác giả sẽ kế thừa phần tạo chùm phát sáng.
Như vậy, trong chương II, tác giả sẽ trình bày các đề xuất nâng cao hiệu quả đo sản phẩm của cơng trình [14,16] cả về khoa học và công nghệ.
Về khoa học, thực hiện theo các nội dung sau:
- Đề xuất biểu thức tính tốn đường kính, vận tốc tương đương của hạt mưa dựa trên các xung quang điện thu được
- Đề xuất thuật tốn tính tốn đường kính và vận tốc hạt mưa.
Về cơng nghệ, thực hiện ở các mục sau:
- Thay đổi nguồn sáng để giảm thiểu nhiễu quang.
- Thay đổi cơ cấu điều chỉnh trục quang tạo điều kiện dễ dàng hơn cho điều chỉnh - Hoàn thiện phần cứng xử lý dữ liệu hiện đang sử dụng máy tính để tiến tới thiết kế, chế tạo được thiết bị có thể hoạt động ngồi thực địa.