la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
fili che vanno all’acquisitore o dei morsetti che vengono direttamente messi in
comunicazione diretta con un box in cui è alloggiata l’elettronica di filtraggio,
amplificazione e compensazione del segnale. Per misure di turbolenza con termocoppie
sottili, il giunto di misura viene lasciato libero, mentre in termocoppie dedicate
a misure più tradizionali, il giunto di misura viene circondato da una protezione
realizzata in materiale ad alta conduzione termica che però protegge il giunto
di misura dall’attacco chimico degli agenti atmosferici.
Se si considera la giunzione di riferimento ad una temperatura costante e variabile
solo la giunzione di misura, ipotizzando che non ci siano effetti di riscaldamento
indotti dalla radiazione solare e terrestre, si può dimostrare che la termocoppia
può essere considerata con buona approssimazione un sensore del primo ordine
con una costante di tempo τ direttamente proporzionale al diametro dei fili.
Una termocoppia con il giunto di misura esposto direttamente all’aria non misura
esattamente la temperatura di quest’ultima, dato che subisce un riscaldamento causato
dall’apporto energetico derivante dalla radiazione solare e terrestre. Per questo
è necessario proteggere il giunto di misura con opportuni schermi protettivi
(shield) che sono disponibili in molte forme differenti e che vanno a sostituire le
antiquate capannine di legno di colore bianco previste dal WMO, attualmente da
evitare. L’azione principale di un buon shield è quella di schermare totalmente la
radiazione solare diretta ed il più possibile la radiazione infrarossa. Ciò si può ottenere
inserendo il sensore entro un contenitore cilindrico circondato da un insieme
di piatti sovrapposti e spioventi, forati al centro, che consentono alla superficie
esterna del cilindro di non essere colpita direttamente dalla radiazione solare, ma
comunque di essere in contatto con l’aria esterna in movimento. Il coperchio superiore
non è forato e fa da tetto all’intero sistema. Tutte le superfici esterne dello
shield devono essere di colore bianco in modo da aumentare il più possibile la riflessione
della radiazione. L’aria contenuta entro il cilindro, e quindi a diretto contatto
col giunto di misura, scambierà calore con l’esterno soprattutto per convezione,
ma ciò spesso non è sufficiente per eliminare l’errore di lettura dello strumento. Per
migliorare lo scambio termico, e quindi per portare la temperatura del sensore la
più vicina possibile a quella dell’aria da misurare, spesso si induce all’interno dello
shield una ventilazione forzata realizzata in modo tale che l’aria venga aspirata e non
soffiata per evitare un riscaldamento indotto dagli organi che realizzano la ventilazione.
Una caratteristica interessante di una termocoppia è il fatto che non richiede (il
sensore in quanto tale almeno) alcun tipo di alimentazione elettrica, dato che è un
generatore quasi-ideale di tensione, con una piccola resistenza interna, tipicamente
dell’ordine di 10Ω. Il segnale di tensione prodotto è molto basso e ciò determina
alcuni problemi pratici, specialmente quando si è interessati alla misura delle
fluttuazioni di temperatura. Inoltre la termocoppia non realizza una misura assoluta
di temperatura, per la sua intrinseca natura, per questo è necessario avere a disposizione
una temperatura di riferimento nota. Se in laboratorio questo problema
può essere facilmente superato impiegando come temperatura di riferimento 0°C
ottenuti in un vaso Dewar, in campo è necessario operare in modo differente. In
linea di principio si potrebbe (e spesso si fa) inserire il giunto di riferimento in un
blocco di materiale isolato, caratterizzato da una costante di tempo estremamente
elevata, assieme ad un altro termometro di minor pregio (un termistore per esempio)
dedicato alla determinazione della temperatura del giunto di riferimento che
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