생태 분야 연구에서 공기 온도 센서는 소형 저가 방사선 방패의 건설

요약

소형, 저가 환경 센서의 등장과 함께 하이퍼 지역화 된 온도 변화를 측정 하는 센서의 고밀도 네트워크 배포 수는 지금. 여기, 우리는 저렴 한 thermochrons와 함께 사용 하기 위해 앞에서 설명한 사용자 정의 조작 방사선 방패의 소형 버전을 건설 하기를 위한 상세한 방법론을 제공 합니다.

초록

저가 온도 센서는 기후 변화를 평가 하 고 생태 관련 비늘에 변경 하 생태학에 의해 점점 사용 된다. 비록 적절 한 태양 방사선 차폐와 함께 배포 되지 않은 경우에, 비용 효율적인 편견 및 부정확이 센서에서 기록 하는 관찰 될 것입니다. 제조 방사선 방어막이이 바이어스를 최소화에 효과적입니다 하지만 비싼에 비해 이러한 센서의 비용. 여기, 우리 방패 크기 또는 건설 비용을 최소화 하기 위해 시도 하는 다른 게시 된 차폐 방법 보다 더 정확 하 게는 앞에서 설명한 사용자 지정 조작된 방사선 방패의 소형 버전을 건설 하기 위한 구체적인된 방법론을 제공 합니다. 방법이 필요로 아주 작은 물자: 플라스틱 시트, 알루미늄 호 일 덕트 테이프와 케이블 골. 한 15 cm 및 물결 모양된 플라스틱의 두 10 cm 정사각형 각 방패 사용 됩니다. 절단 하 고, 득점 하 고 녹화 한 장의 스테이플링, 후 10cm 사각형 태양 방사선의 2 개의 층 방패, 15 cm 광장 상위 층을 형성 하는 동안 바닥을 형성 한다. 3 시트 케이블 함께 개최 됩니다. 이 소형 태양 방사선 방패, 또는 어떤 평평한 표면에 대 한 배치 될 수 있습니다. 주의 방패 센서에 도달에서 직접적인 태양 복사를 방지 하기 위해 접지를 완전히 병렬, 아침 및 오후 원래, 더 큰 상대에 태양 노출 사이트에 따뜻한 편견을 증가 가능성이 발생 하도록 해야 합니다. 디자인입니다. 그럼에도 불구 하 고, 작은, 소형 방패 디자인 및 원래 디자인 간의 기록 된 온도 차이 했다 작은 (주간 바이어스 의미 = 0.06 ° C). 건설 비용은 원래 방패 디자인, 그리고 많은 필드 생태 설정에서 유리할 수 있습니다 덜 눈에 띄는 악기에 새로운 디자인 결과의 절반입니다.

서론

Anthropogenic 지구 온난화에 비추어 다양 한 설정 이해 하 고 기후 생태 응답 변경^1,2,3예측에서 공기 온도 기록에 관심을 증가 되었습니다. 소형, 저가 환경 데이터 레코더 (데이터로 거, thermochrons, 또는 hygrochrons 라고도 함)의 도래와 함께 그것은 이제 하이퍼 지역화 된 온도 변화를 측정 하는 센서의 고밀도 네트워크를 배포할 수 증가 생태학 직접 주변 환경 조건 유기 체 및 생태계 연구 경험을 관찰 하는 능력. 잘 보정 하 고 엄격 하 게 테스트, 기존에 비해-하지만 띄엄띄엄 분산-영구 날씨 방송국, 같은 네트워크 현재 기회 생태학 관련 비늘에 기후 변화를 평가 하지만 정확도 또는 comparability을 줄일 수 있습니다 연구 중 일관성 또는 부적절 하 게 배포.

표면 근처 공기 온도 센서는 일반적으로 잘못 따뜻한 측정 결과 센서 소자의 직접가 열을 방지 하기 위해 차폐 하는 태양 복사의 일종이 필요 합니다. 센서 바이어스를 제한 하는 일반적인 방법 포함: 음영⁴, 2) 바이어스 보정 및 센서 교정⁵ 파생 수정 센서의 열적 특성 및 3)의 사용에 따라 그루 1) 같은 사용 하 여 기존 환경 기능 제조 또는 조립 하는 사용자 정의 방패^6,7. 많은 연구 자들은 저렴 하 고 쉽게 배포 및 필요성 어디 환경 조건 자연 스러운 음영을 제공 하지 않는 경우에 사용자 정의 조작된 방패를 사용 하 여 선택 합니다. 그러나, 생태 문학 검토 표시 사용자 정의 조작된 방패의 디자인 연구, 중 넓게 변화 하 고 개별 디자인 거의 정확도 테스트 하는. 안 된 방패 재료와 즉시 센서, 센서, 태양 방사선의 직접 흡수 또는 모두 최고의 최대 3 °의 평균 편견을 둘러싼 공기 분자의 추가적인 난방을 일으키는 원인이 되는 디자인의 가난한 선택에 감염 될 수 있습니다. C⁷. 다른 한편으로, 간단 하 고 비용 효율적인 디자인^6,7 센서 (바이어스 1 ° C 이하의) 차폐에 매우 효과적 이며 상업적으로 제조 방사선 방패에 비해.

여기, 우리는 저렴 한 thermochron 온도 센서와 함께 사용 하기 위해 이전 평가 사용자 정의 조작된 방사선 방패⁷ 구성에 대 한 상세한 방법론을 제공 합니다. 방패 디자인은 이전 설명 하 고⁶을 설정 하는 오픈 Ponderosa 소나무 숲에서 테스트의 수정 이다. 여러 사용자 정의 조작 방패 디자인의 최근 테스트에서이 테스트 이며 방패 작은 thermochrons⁷, 쌍이 될 때 낮은 편견 가져왔지만 우리가 그것을 발견 하는 복잡 하 고 너무 눈에 띄는 분야에서 배포 하. 여기에 제안 된 디자인 프로토콜 50% 방사선 방패의 크기를 줄일 수 있습니다. 크기에 이러한 감소는 여러 가지 혜택: 1) 그것은 덜 눈에 띄는 하 고 따라서 덜 변조에 취약, 2) 그것은 더 feasibly 공간이 제한 되어 다양 한 생태 설정에에서 사용할 수 있습니다 (예를 들어, 작은 도시 거리 나무에), 3) it 다른 게시 방패 크기 또는 건설 비용⁷및 4를 최소화 하려고 차폐 방법 보다 더 정확 하 게는) 요구 되는 건설 물자의 감소 된 수량에 따라 원래, 더 큰 디자인 보다 덜 비싸요. 건설 방법 설명, 후 우리는 센서 정확도 높은 아래로 태양 복사 조건 하에서 실시 필드 시험에서 결과 사용 하 여 원래 방패 디자인 기준에 크기 감소의 효과 탐험.

프로토콜

1입니다. 방사선 방패의 건설

1. 사각형 (그림 1A)으로 골 판지 플라스틱 시트를 잘라 유틸리티 나이프를 사용 하 여. 한 15cm 광장과 두 10cm 사각형 각 방패에 대 한 필요 합니다.
2. 작은 방사선 방패 (그림 1B; 왼쪽된 이미지)의 상위 레이어에 대 한 컷:
   1. 15 cm 광장에 한쪽 가장자리에서 4 cm를 측정 하 고 연필로 선을 그립니다. 가이드로는 straightedge를 사용 하 여 라인을 따라 점수. (여기, "득점" 이란 골 판지 플라스틱 시트, 보다는 오히려 전체 시트의 한 계층을 통과 하는 컷을 만들기 위해 칼을 사용 하 여.) 이제부터 광장의이 가장자리 "가기" (그림 1B; 왼쪽된 이미지)를 참조 됩니다.
   2. 3.8 c m 4 c m 라인에 수직 가장자리에서 측정 합니다. 가이드로는 straightedge를 사용 하 여 (그림 1B; 왼쪽된 이미지) 4cm 줄 아래에서 점수.
   3. 4 cm와 3.8 c m 라인의 교차점에 4 cm 선 위의 두 모서리에서 선을 그립니다. (그림 1B; 왼쪽된 이미지)이이 라인을 따라 자릅니다.
3. 작은 방사선 방패의 가운데 및 아래쪽 레이어에 대 한 인하 (그림 1B, 중간 및 오른쪽 이미지):
   1. 각 10 cm 광장 가운데 6 cm 정사각형 그리기는 straightedge를 사용 하 여 (그림 1B, 중간 및 오른쪽 이미지).
   2. 점수 모든 6 cm 광장 주변과 6 c m 10cm 정사각형의 바깥쪽 모서리에 사각형의 각 모서리에서 (그림 1B, 중간 및 오른쪽 이미지).
4. 알루미늄 호 일 테이프를 사용 하 여 완전히 득점 15 cm 광장의 측면과 10cm 사각형 중 하나 및 다른 10 cm 광장의 유엔 득점된 측면을 커버.
5. 방패 레이어의 각 그림 1C와 같이 구멍을 드릴 비트, 1/4"드릴을 사용 하 여.
6. 득점에 녹화 하 고 중간, 센서 하우징 (또는 그것의 장착 장치)의 작은 구멍을 통해 및 10 cm sq에 구멍을 통해 케이블 타이 실행 하 여 드릴 두 구멍 사각, 10 cm의 밑면에 온도 센서 부착 uare (그림 1D)입니다.
7. 시트를 접는.
   1. 득점된 라인을 따라 15 cm 시트를 접어. 압력은 테이프 측면은 빡 빡 하 고 이동 하기 어려운 경우에 필요할 수 있습니다.
   2. 큰 백 플랩의 안쪽에 작은 삼각형 플랩 턱. 이렇게 제대로 때만 녹화 면 위에서 볼 수 있습니다. 다시 플랩의 컷된 가장자리 접힌된 면으로 플러시해야 합니다.
   3. 알루미늄 테이프의 또 다른 레이어를 사용 하 여 다시 플랩에 접힌된 면을 확보 하기 위해. 다시 날개 추가 강도 대 한 튼튼한 스테이플러와 함께, 또한 잘라 수 있습니다.
   4. 10 cm 시트 하 고 라인을 득점 하는 대각선을 따라 함께 측면을 꼬집어. 튼튼한 스테이플러를 사용 하 여 분류는 슬쩍 측면과 (그림 1E). 최종 제품 광장-그릇 모양이 있을 것 이다.
8. 20cm 케이블 타이 함께 시트를 묶는.
   1. 10 cm 시트에 답안, 3 구멍, 녹화 시작 아래로 녹화 측면을 놓습니다. 모두 10 cm 시트의 왼쪽된 뒤 구멍을 통해 케이블 타이 스레드. 온도 센서 주변의 공기 흐름을 보장 하기 위해 두 개의 시트 사이 2 cm 세로 간격을 남겨 주세요. 다시 오른쪽 구멍에 대해이 단계를 반복 하 여 (그림 1E, 중간 및 오른쪽 이미지).
   2. 15 cm 시트 고는 두 측면-의해-측면에에서 구멍을 통해, 다시 왼쪽 케이블 타이 (1E 그림; 왼쪽된 이미지)을 전달. 또한 위 10 cm 시트의 위쪽과 15 cm 시트 사이의 공간 2 cm를 떠나 10 cm 시트에이 넥타이 연결 합니다. 두 측면-의해-측면에 있는 구멍 바로 뒤 (그림 1E; 왼쪽된 이미지)에 대해이 단계를 반복 합니다.
   3. 마지막으로, 모든 3 개의 구멍 (화살표;에 의해 표시 된 시트의 앞에 통과 한 케이블 타이 그림 1E)입니다. 케이블 타이, 심지어 모든 3 개의 장 (그림 1 층) 사이 공간은 보장 조입니다.
9. 장착, 촉진 하기 위하여 조립된 완성품의 백 엔드에 추가 구멍을 드릴 필요. 어디에 방패 거치 3 시트 바닥에 평행 하 게 누워 있는지 확인 합니다.

그림 1: 작은 방사선 방패를 구성 하는 단계별 지침. (A) 15 cm, 10 cm 사각 물결 모양된 플라스틱의 큰 시트에서 잘립니다. (B)는 15 cm 시트는 다음 잘라, 그리고 10 cm 시트 정확한 모양을 하는 방패의 절곡 있도록 득점 된다. (C) 각 시트에 구멍 뚫고 있다. (D) 센서는 10 cm 시트 중 하나에 연관 됩니다. (E) 방패 여러 케이블 타이 사용 하 여 조립 된다. (F) 최종 쉴드는 설치를 위한 준비입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

결과

대표 결과와 새로운 복 thermochrons를 사용 하 여, 작은 방패 디자인, 원래 큰 방패 디자인, 그리고 아무 방사선 방패와 thermochrons 그림 2 및 그림 3에 나와 있습니다. 이러한 데이터는 롤리, 노스캐롤라이나 근처 완전히 노출 된 시골 위치에서 기록 되었다 (35.728 ° N, 78.680 ° W), 그리고 잘 보정 영구 날씨 역 VAISALA 백 금 저항 공기 온도 센서 (HMP45C) 내부 탑재와 복에 부착 했다는 바람 발음 하는 여러 방사선 방패⁷. 그림 2a, boxplots는 4 개의 센서 작은 방사선 방패 및 영구 기상 관측소를 사용 하 여 기록 된 온도 차이의 표시 됩니다. 긍정적인 편견 모든 4 테...

토론

정확성과 반복성 공기 온도 측정의 직접 반사 된 태양 복사에서 센서를 보호 하는 적절 한 태양 방패의 사용에 따라 달라 집니다. 여기는 정확도 희생 하지 않고도 크기, 보다 적게 비싼, 또는 유사한, 앞에서 설명한 장치⁶, 보다 빠르게 구성에 더 조밀 하다 이러한 방패의 건설에 설명 합니다. thermochrons 작은 방패와 복에 대 한 기록 된 온도의 94% 있었다 thermochron, 원래와 복을 수행 하는 최고의 1.0 ° C 내 방사선 방패, 그리고 관측의 71 %0.25 ° c.에서

그것의 더 큰 선구자의 그런이 방패의 디자인은 널리 사용 되, 수 동적으로 aspirated 길 방패에 변이 이다. 수동 방패의 이상적인 속성 포함 모든 각도;에서 태양 복사에서 센서 음영 공기 방패;를 통해 자유롭게 흐름 수 있도록 그리고 흡수 하는 방사선 차폐 소재⁸로. 디자인은 종종 음영와 공기 사...

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
다목적 알루미늄 호일 테이프	Nashua	1087671	48mm 너비
8" 케이블 타이	DTOL	GEN86371	NA
골판지 플라스틱 시트	고속도로 교통 공급	hts18X24COROW	흰색 시트 18"L x 24"W, 5팩
표준 유틸리티 나이프	NA	NA
NA 표준 가위	NA	NA	NA
헤비 듀티 스테이플러	스윙 라인	552277715	NA