Väitös: Metrologisten kosteusmittaussovellusten kehitys

Hannu Sairanen puolustaa väitöskirjaansa maanantaina 21.12.2015 klo 12 alkaen Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulussa (Sali K216, Otakaari 4, 02150 Espoo), energiatekniikan laitoksella, aiheesta Metrologisten kosteusmittaussovellusten kehitys. Väitöskirjan nimi on englanniksi Advances in Humidity Measurement Applications in Metrology. Vastaväittäjänä toimii Dr. Vito Fernicola, National Institute of Metrological Research (INRiM), Italia.

Tervetuloa seuraamaan väitöstilaisuutta!

Merkittävä osa metrologisten kosteusmittaussovellusten kehitystyöstä on tehty ilmastonmuutoksen takia. Tässä työssä kehitettiin metrologisia keinoja energiakaasujen kosteusmittausten parantamiseksi. Lisäksi työssä kehitettiin uusi kalibrointimenetelmä, jonka pohjalta rakennettiin laitteisto radiosondien jäljitettävään kalibrointiin. Tätä kautta radiosondeilla mitattujen kosteuslukemien laatua pystytään parantamaan.

Metrologisia keinoja energiakaasujen kosteusmittausten parantamiseksi kehitettiin tutkimalla metaani-vesihöyryseoksen korjauskerrointa. Uusi kosteusmittaukseen pohjautuva nestevirtausten kalibrointimenetelmä kehitettiin, ja laitteisto ruiskumäntäpumppujen kalibrointiin rakennettiin. Valmiille kokoonpanolle tehtiin metrologinen validointi virtaus-alueella 0,1 µl/min - 10 µl/min. Myöhemmin tätä laitteistoa hyödynnettiin uudenlaisen korjauskertoimen mittaamiseen suunnitellun laitteiston toteutuksessa. Korjauskertoimia mittaava laitteisto kävi läpi metrologisen validoinnin ilmalla ja metaanilla kastepistelämpö-tilaalueella -50 °C - +15 °C painealueen yläpään ollessa 6 MPa. Tällä laitteistolla suoritettujen mittausten tulosten lisäksi korjauskertoimia laskettiin kirjallisuudesta löydettyjen vesihöyrymetaanitasapainotilojen lukuarvoista. Yhdistämällä kokeellisesti ja laskennallisesti saadut arvot pystyttiin korjauskertoimelle määrittämään yhtälö paineen ja kastepistelämpötilan funktiona. Määritetty yhtälö kattaa kastepistelämpötila-alueen -23 °C - +20 °C painealueen rajoittuessa alle 7 MPa. Yhtälön laajennettu epävarmuus (k = 2) on 0,23 koko alueella, jolle se on määritetty.

Radiosondeja käytetään laajalla kosteus-, lämpötila- ja painealueella, minkä vuoksi niiden kalibroinneissa tulisi huomioida nämä tekijät. Perinteisillä menetelmillä kalibrointi kylmässä ja alhaisessa kosteudessa on hidasta, minkä vuoksi erityisesti radiosondeja varten suunniteltu kalibrointimenetelmä ja –laitteisto kehitettiin. Uusi laitteisto mahdollistaa selvästi lyhyemmät kalibrointiajat lämpötila-alueella -80 °C - +20 °C ja kastepistealueella -90 °C - +10 °C. Laitteisto täyttää GCOS:n (Global Climate Observing System) perustaman GRUANin (GCOS Reference Upper-Air Network) asettamat vaatimukset.

Lisätiedot: Tutkija Hannu Sairanen, etunimi.sukunimi ( a ) vtt.fi, p. 050 4434109
Väitöskirjan sähköinen versio on luettavissa: http://www.vtt.fi/inf/pdf/science/2015/S119.pdf