Monikanavaisen infrapunaspektroskopian soveltaminen lumen ominaisuuksien mittaukseen

Timo Hyvärinen

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Tutkimuksessa selvitettiin spektroskooppisen heijastusmittauksen soveltuvuutta lumen vapaavesipitoisuuden, raekoon ja tiheyden mittaamiseen. Lumen heijastavuus ja absorption vaikutus heijastusspektriin riippuvat voimakkaasti raekoosta. Jään ja veden absorptiospektrierojen vuoksi vapaavesipitoisuuden vaihtelu näkyy lumen heijastusspektrissä. Rajatussa mittausgeometriassa myös partikkelitiheyden vaihtelulla on pieni vaikutus heijastusspektriin. Säteilyn siirtymisyhtälön delta-Eddington-approksimaatioon perustuva heijastusmalli kuvaa sovitettuna lumen heijastavuutta sekä sen riippuvuutta raekoosta ja vapaavesipitoisuudesta erittäin hyvin rajoitetulla aallonpituusalueella. Erityyppisten lumien spektrimittausten ja heijastusmallin pohjalta työssä kehitettiin kolmea NIR-aallonpituutta käyttävä spektroskooppinen heijastusmittausmenetelmä, jolla voidaan määrittää lumen keskimääräinen raekoko sekä vapaavesipitoisuus raekoosta ja tiheydestä riippumatta. Menetelmä ei vaadi näytteenottoa, on helppokäyttöinen ja nopea; yksi mittaus kestää n. 10 s. Menetelmän formulointi on yksinkertainen ja mahdollistaa soveltamisen interferenssisuotimiin perustuvassa analysaattorissa. Kehitetyn menetelmän tarkkuus on riittävä useimpiin sovellutuksiin. Teoreettisten tarkastelujen mukaan vapaavesipitoisuuden mittauksen epätarkkuus on 0,5 - 0,9 tilavuus-%. Kannettavalla analysaattorilla tehdyissä kenttäkokeissa dilatometriin verrattuna NIR-menetelmän tulosten keskihajonta ja korrelaatiokerroin olivat 1,2 tilavuus-% ja 0,94 käytettäessä aallonpituuksia 1035, 1160 ja 1275 nm. Merkittävä osa tulosten hajonnasta johtui dilatometrin virheistä. Keskimääräisen raekoon määrityksessä epätarkkuus on mittausten mukaan 0,1 mm alle 0,7 mm:n rakeilla ja 0,2 mm isommilla rakeilla.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages78
ISBN (Print)951-38-3087-X
Publication statusPublished - 1988
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesValtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
Number527
ISSN0358-5077

Keywords

  • IR spectroscopy
  • NIR
  • reflection
  • snow
  • measurements

Cite this

Hyvärinen, T. (1988). Monikanavaisen infrapunaspektroskopian soveltaminen lumen ominaisuuksien mittaukseen. VTT Technical Research Centre of Finland. Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports, No. 527