Акустическая термометрия обеспечивает быстрые и точные измерения температуры на больших высотах

Исследователи из Института аэрокосмической информации Академии наук Китая впервые выполнили измерения температуры атмосферы в реальном времени на высотах до 5200 метров. Для этого они использовали новый акустический термометр, установленный на привязном аэростате. Результаты работы, опубликованные в качестве обложной статьи в The Journal of the Acoustical Society of America, демонстрируют высокую точность метода.

Точный мониторинг температуры на больших высотах критически важен для метеорологических прогнозов и исследований изменения климата. Традиционные электронные термометры могут давать неточные показания из-за влияния солнечной радиации и имеют медленное время отклика в разреженном воздухе. Инфракрасные термометры не подходят для прямого измерения температуры газа.

Для решения этой проблемы команда разработала пассивный метод акустической термометрии на основе акустического резонатора Фабри-Перо (AFPR). Устройство состоит из трубчатого акустического волновода и электретного конденсаторного микрофона. Резонансные моды в полости возбуждаются окружающим белым шумом, что позволяет быстро определять температуру по резонансным частотам без отдельного источника звука.

Испытания в безэховой камере показали, что погрешность измерений AFPR составляет менее 0,1°C по сравнению с коммерческим электронным термометром. Полевые тесты на аэростате в различных локациях Китая подтвердили, что устройство точно фиксирует изменения температуры с высотой, с расхождением не более 0,5°C.

Благодаря простой конструкции, высокой чувствительности и низкому энергопотреблению (менее 2,5 Вт), AFPR подходит для установки на беспилотные летательные аппараты. Эта технология открывает перспективы для дистанционного зондирования в атмосферных исследованиях, экологическом мониторинге и изучении ближнего космоса.