TY - BOOK
T1 - Monikanavaisen infrapunaspektroskopian soveltaminen lumen ominaisuuksien mittaukseen
AU - Hyvärinen, Timo
PY - 1988
Y1 - 1988
N2 - 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.
AB - 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.
KW - IR spectroscopy
KW - NIR
KW - reflection
KW - snow
KW - measurements
M3 - Report
SN - 951-38-3087-X
T3 - Valtion teknillinen tutkimuskeskus. Tutkimuksia - Research Reports
BT - Monikanavaisen infrapunaspektroskopian soveltaminen lumen ominaisuuksien mittaukseen
PB - VTT Technical Research Centre of Finland
CY - Espoo
ER -