Metrologisten kosteusmittaussovellusten kehitys

Hannu Sairanen

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Merkittävä osa metrologisten kosteusmittaussovellusten kehitystyöstä on tehty ilmastonmuutoksen takia. Tässä työssä kehitettiin metrologisia keinoja energiakaasujen kosteusmittausten parantamiseksi. Lisäksi työssä kehitettiin uusi kalibrointimenetelmä, jonka pohjalta rakennettiin laitteisto radiosondien jäljitettävään kalibrointiin. Tätä kautta radiosondeilla mitattujen kosteuslukemien laatua pystytään parantamaan. Metrologisia keinoja energiakaasujen kosteusmittausten parantamiseksi kehitettiin tutkimalla metaani-vesihöyryseoksen korjauskerrointa. Uusi kosteusmittaukseen pohjautuva nestevirtausten kalibrointimenetelmä kehitettiin, ja laitteisto ruiskumäntäpumppujen kalibrointiin rakennettiin. Valmiille kokoonpanolle tehtiin metrologinen validointi virtaus-alueella 0,1 ul min-1 - 10 ul min-1. Myöhemmin tätä laitteistoa hyödynnettiin uudenlaisen korjauskertoimen mittaamiseen suunnitellun laitteiston toteutuksessa. Korjauskertoimia mittaava laitteisto kävi läpi metrologisen validoinnin ilmalla ja metaanilla kastepistelämpö-tilaalueella -50 °C - +15 °C painealueen yläpään ollessa 6 MPa. Tällä laitteistolla suoritettujen mittausten tulosten lisäksi korjauskertoimia laskettiin kirjallisuudesta löydettyjen vesihöy-rymetaanitasapainotilojen lukuarvoista. Yhdistämällä kokeellisesti ja laskennallisesti saadut arvot pystyttiin korjauskertoimelle määrittämään yhtälö paineen ja kastepistelämpötilan funktiona. Määritetty yhtälö kattaa kastepistelämpötila-alueen -23 °C - +20 °C painealueen rajoittuessa alle 7 MPa. Yhtälön laajennettu epävarmuus (k = 2) on 0,23 koko alueella, jolle se on määritetty. Radiosondeja käytetään laajalla kosteus-, lämpötila- ja painealueella, minkä vuoksi niiden kalibroinneissa tulisi huomioida nämä tekijät. Perinteisillä menetelmillä kalibrointi kylmässä ja alhaisessa kosteudessa on hidasta, minkä vuoksi erityisesti radiosondeja varten suunniteltu kalibrointimenetelmä ja –laitteisto kehitettiin. Uusi laitteisto mahdollistaa selvästi lyhyemmät kalibrointiajat lämpötila-alueella -80 °C - +20 °C ja kastepistealueella -90 °C - +10 °C. Laitteisto täyttää GCOS:n (Global Climate Observing System) perustaman GRUANin (GCOS Reference Upper-Air Network) asettamat vaatimukset.
    Julkaisun otsikon käännösMetrologisten kosteusmittaussovellusten kehitys
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Lahdelma, Risto, Vastuuprofessori
    • Heinonen, Martti, Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-6576-2, 978-951-38-8377-5
    Sähköinen ISBN978-952-60-6577-9, 978-951-38-8376-8
    TilaJulkaistu - 2015
    OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

    Tutkimusalat

    • epävarmuus
    • jäljitettävyys
    • kalibrointi
    • kastepistelämpötila
    • korjauskerroin
    • kosteus
    • metaani
    • radiosondi

    Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Metrologisten kosteusmittaussovellusten kehitys'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä