Hidrológiai Közlöny 1970 (50. évfolyam)

5. szám - Dr. Varga Sándor: Cseppdinamikai hatások mérésére alkalmas mérőfejek tervezési szempontjai, különös tekintettel a csapadékfizikai kutatásokra és a szórófej vizsgálatokra

Hidrológiai Közlöny 1970. 5. sz. 233 Cseppdinamikai hatások mérésére alkalmas mérőfejek tervezési szempontjai, különös tekintettel a csapadékfizikai kutatásokra és a szórófej vizsgálatokra Dr. VARGA SÁNDOR 1. Hővezetés A lehulló vízcseppek eleven energiájának hatására bekövetkező változások a talaj felső rétegében, valamint a kultúrnövényeken megfigyelhető kártétel egyaránt érdeklik az agromérnököt és meteorológust. Számos irodalmi beszámoló, a jelenségek törvényszerűségeit leíró munka, közvetlen mérési célokat szolgáló berendezések ismertetése, stb. látott már e tárgyban napvilágot, ezzel is jelezve, hogy a kutató ember természet megismerő tevékenysége során, a technikai fejlődés adta lehetőségeket kihasználva, e problémakör teljes feltárását, a jelenségek alapos és beható megismerését a további fejlődés érdekében szükségesnek és időszerűnek tartja. A kutató általában a „holnap" problémáival foglalkozik, mindig a gyakorlat előtt jár egy lépéssel. Nem kétséges, hogy a bevezető mondatban vázolt jelenségek maholnap a belterjesebb mezőgazdasági termelés gátjaként jelentkezhetnek, tehát foglalkoznunk kell velük. A Gödöllői Agráregyetemen már a 60-as évek elején megkíséreltük olyan mérőműszer összeállítását, amelv a lehulló cseppek energiatartalmával arányos mérőszámot szolgáltat, sőt ezzel párhuzamosan vizsgáltuk a cseppek talajtömörítő hatását is [6, 7]. E berendezések közül különösen a terepen való alkalmazhatóság, kis méret és súly követelményeit kielégítő tranzisztoros kivitelűek fejlesztésére érdemes időt és figyelmet fordítani, annál is inkább, mert az időközben piacra került szilicium-planar tranzisztorok szinte döntő vereséget mértek az egyéb okokból is agonizáló, hagyományos elektroncsöves berendezésekre. Ez az új tranzisztortípus ugyanis egyesíti magában a félvezetők és az elektroncsövek előnyös tulajdonságait . Az eddig megépült és több helyen kipróbált berendezésekkel szerzett tapasztalatok megmutatták. hogy az alkalmazott indukciós mérőfejek alacsony frekvenciákon a mérésbe megengedhetetlen nagy hibákat visznek be. Ugyanezt állapítja meg e mérőfej típusról a VITUKI is [11]. Szükségesnek látszott tehát újtípusú mérőfejeket konstruálni. Ösztönzőleg hatott, hogy az eddigi mérésekből is le lehetett néhány szerény, de mégis újat mondó tanulságot vonni, továbbá a már említett fejlődés, •amely a hordozható tranzisztorizált berendezésekkel kapcsolatban a fokozottabb minőségi igények kielégítését lehetővé tette. [2., 3, 4, 8, 9, 10], A következőkben feladatul tűztük ki, hogy újrendszerű mérőfejek mechanikai méretezéséhez vezérfonalat adjunk, egyúttal a mért hatások elektromos áttételezésének néhány kérdését is felvázoljuk. mert a tulajdonképpeni mérőműszerek (hordozható kivitelben a passzív integrátoros erősítő, laborban a szintíró) alkalmazhatóságáról meggyőződtünk. Részletesebben szólunk ezzel kapcsolatban a mérőfejhez — véleményünk szerint — jól alkalmazható speciális mérőátalakító típussal a differenciáltranszformátorral. Ennek néhány, a gyakorlatban is jól bevált típusát, valamint a mérőfejek méretezését gyakorlati példákkal illusztráljuk. 2. Dinamikus hatások mérésére alkalmas mérőfejek mechanikai méretezése A bevezetőben vázolt feladatok megoldására alapvetően két fejtípusra van szükség: az egyiknek kis felfogófelület, kis súly mellett, ritkán hulló, nagyobb cseppek analizálására, a másiknak nagy felfogófelületű, csillapított mozgású felfogólap alkalmazásával a lehulló cseppspektrum össznyomásának, ill. annak időbeni változásának kimutatására kell alkalmasnak lennie. A mérőfejek kiviteli alakja is a célnak megfelelően különbözik egymástól: az első, cseppütésmérő-fej, a legkevesebb szerkezeti elemből felépítve annak a mechanikai feltételnek a teljesítésére hivatott, hogy a felületére eső cseppek hatására, rugó ellenében mindig egyirányban, függőlegesen térjen ki. Minthogy itt kis felfogófelületről van szó (1—10 em

2), ennek teljesítése nem lehetetlen. A második fej célszerű kiviteli alakja kétkarú, mérlegszerű kiképzés. Az egyik karon a tekintélyes méretű felfogólap (100—500 cm

2), a másik karon védett házban a csillapító és mérőátalakító rendszer foglal helyet. Mindkét mérőfej mechanikai-dinamikai méretezéséhez értelemszerűen felhasználtuk az elektronikus mérlegek erőmérő-celláinak dinamikus igénybevételekre való méretezésénél alkalmazott elveket [5]. 2.1. Cseppütésmérő-fej A mérőfej-mechanikai szempontból — olyan rugónak tekinthető, amely a hozzácsatlakozó tömegekkel egy lengőrendszert alkot (1. ábra). Az ismert fizikai-mechanikai alapegyenletekből: «o = -4r-=2 tt/

0; /„ = „! 1 o J n r Í

m 777, 7. ábra. Dinamikus lengőrendszer vázlata Fig. 1. Scheme of dynamic oscillating system