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 công 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.
2.2. Đề xuất về khoa học
2.2.1. Cơ sở khoa học xây dựng biểu thức, thuật toán xử lý số liệu
2.2.1.1. Phương pháp thực nghiệm để trích xuất các xung quang điện
Chương I đã đưa ra quan điểm, kích thước hạt khi đề cập trong nghiên cứu này là kích thước tương đương của hạt mưa với hạt hình cầu có cùng đáp ứng quang điện. Bởi thế, có thể coi hạt mưa như là một vật hình cầu. Hạt mưa có tiêu cự ngắn nên có thể coi nó như một vật đen tuyệt đối. Bởi thế, có thể sử dụng viên bi sắt có kích thước biết trước để tiến hành thực nghiệm nhằm xác định các điểm đặc trưng của xung quang điện thu được rồi từ đó đưa ra các đề xuất.
Sử dụng mơ hình thực nghiệm (hình 2.2), lần lượt thả các viên bi (hạt) với kích thước khác nhau biết trước qua khoảng đo. Khi hạt rơi cắt ngang qua chùm sáng song song do nguồn sáng LED 1 và thấu kính hội tụ 3 tạo ra làm suy giảm cường độ ánh sáng nhận được trên cảm biến quang. Điều này khiến xung quang điện thu được trên photodiode 6 thay đổi theo trong suốt quá trình chuyển động của hạt qua khoảng đo có độ rộng LS. Xung quang điện sau khi được đưa qua các khối khuếch đại, lọc nhiễu 7 được đo trên oscillo để tiến hành phân tích.
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 LS: độ rộng khoảng đo
5 – Thấu kính hội tụ chùm song song 6 – Cảm biến quang
7 – Khối khuếch đại và lọc
w1, w2: lần lượt là độ rộng khe nhạy sáng 1, 2 g: khoảng cách giữa hai khe nhạy sáng