Frage:
Wie misst InSight die Windgeschwindigkeit?
uhoh
2019-02-23 22:01:43 UTC
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Laut dieser Antwort kann das Wetter im InSight-Lander jetzt online unter https://mars.nasa.gov/insight/weather/ eingesehen werden Windgeschwindigkeit und ich glaube die Richtung (wenn das das ist, was diese kleinen Flaggen bedeuten).

Wie misst InSight die Geschwindigkeit des Windes und die Richtung? Wie funktionieren die Sensoren?

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Ein bisschen Geschichte ...

Aus der Frage Wurde die Anzeige auf dem Mars Phoenix Lander für die Meteorologie verwendet? Warum nicht stattdessen ein Heißdraht-Anemometer?

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oben: GIF von Bildern, die von übertragen wurden Mars. Von der Seite The Telltale project im Mars Simulation Laboratory. Auch hier archiviert.

unten: Instrument wie an die NASA geliefert. Von der Seite The Telltale project im Mars Simulation Laboratory. Auch hier archiviert. Dies ist ein 45-Grad-Spiegel unterhalb der Kontrollleuchte, der eine gleichzeitige Ansicht von unten bietet.

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Verwandte: [Was bedeuten die kleinen Flaggen auf diesen Marswindgeschwindigkeitsdatenpunkten?] (https://earthscience.stackexchange.com/q/16319/6031)
Zwei antworten:
uhoh
2019-03-13 08:55:48 UTC
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Verwenden von Informationen aus der Antwort von @ CarlosN Ich habe "nasa Rover Environmental Monitoring Station (REMS)" gegoogelt und Folgendes gefunden:

ResearchGate: J. Gomez-Elvira et al. 2012 REMS: Die Umweltsensorsuite für den Mars Science Laboratory Rover

  • Präsentation: Lukasz Kowalski (2009) Beitrag zur fortschrittlichen Hot-Wirewind-Erkennung 1. Barcelona Forum zum Ph.D. Research in Electronic Engineering, 16. Oktober 2009

  • und das Originalpapier:

    Dieser ist anders, aber verwandt :

    Von Gomez-Elvira et al. 2012:

    REMS folgt dem Viking-Design und verwendet die thermische Anemometrie, um auch die Windgeschwindigkeit aufzuzeichnen. Die Heißdrahtanemometrie basiert auf der Aufzeichnung entweder der zum Erhitzen eines Drahtes erforderlichen Leistungsmenge, um einen konstanten Temperaturunterschied zur Umgebung (CTA) aufrechtzuerhalten, oder zur Aufzeichnung der Temperatur des Drahtes, wenn er mit einer konstanten Leistungsmenge (CPA) versorgt wird. . Anschließend wird die Konvektionsleistung berechnet, aus der wiederum die Windgeschwindigkeit ermittelt wird. Die REMS-Windsensoren verwenden einen Dünnfilm anstelle eines Drahtes: Titan-Dünnfilmwiderstände, die auf der Oberfläche eines Siliziumchips strukturiert sind (Domínguez et al. 2008).

    So funktioniert es: Anstatt ein klassisches Heißdraht-Anemometer zu verwenden, wird ein Heißfilm auf die gleiche Weise verwendet. Durch Aufbringen mehrerer Filme auf verschiedene Flächen der Sonde und Verwendung mehrerer Sonden in verschiedene Richtungen kann die 3D-Geschwindigkeit (Geschwindigkeit und Richtung sowohl im Azimut als auch in der Höhe) später durch Vergleich mit CFD -Simulationen abgeleitet werden.

    Abb. 19 Während der REMS-Integration aufgenommenes Bild zeigt zwei der WS-Karten. Jeder Ausleger hat drei völlig identische Bretter (Bretter 1 und 3 an den Seiten und 2 im unteren Teil des Auslegers). Karte 1 und 3 sind über eine flexible Schaltung mit Karte 2 verbunden, und diese ist über eine andere flexible Schaltung mit dem ASIC auf der Rückseite des Auslegers verbunden. Jedes Brett hat vier heiße Würfel und einen kalten Würfel (die vier heißen Würfel befinden sich vorne auf dem Brett und der kalte hinten). Alle Würfel sind identisch, aus Silizium gefertigt, mit drei auf der Oberseite aufgedruckten Widerständen und durch vier Säulen mit geringer Wärmeleitfähigkeit thermisch von der Platine isoliert. Bei den heißen Würfeln wird ein Widerstand zum Erhitzen verwendet, ein anderer wird als Sensor zum Messen der Temperatur verwendet und der dritte wird als Referenzsensor im Messkreis verwendet. In der Kaltform wird als einziger Widerstand der Referenzwiderstand verwendet (Details siehe Domínguez et al. 2008). Der Regelkreis vergleicht die Temperatur der heißen Würfel mit der des kalten Würfels, um die eingespeiste Leistung so zu steuern, dass eine konstante vordefinierte Temperaturdifferenz (Delta-Temperatur) zwischen ihnen erhalten bleibt. Jede Platine hat einen zusätzlichen Thermistor auf der Innenseite, um die Temperatur der Platine zu überwachen und die leitenden Wärmeverluste der Würfel zu bewerten. (Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech)

    Abb. 15 Simulation des Auslegermodells bei verschiedenen Gierwinkeln. Diese Ergebnisse werden verwendet, um mit realen Tests im INTA Mars Linear Tunnel verglichen zu werden. Die Flüssigkeit war CO2 bei 298 K und 72,8 mbar, Wind bei 1 m / s. Das obere Bild zeigt einen Strom in Richtung der Auslegerachse (Gieren = 0 °) und zeigt ein Geschwindigkeitsfeld mit der gleichen Symmetrie wie der Ausleger. Das untere Bild zeigt eine 30 ° einfallende Flüssigkeit. In diesem Fall ist klar, wie sich ein Board im Nachlaufbereich befindet, während das andere die Windbewegung


    unter x2: Aus Folien abgeschnitten in: Lukasz Kowalski (2009) Beitrag zur fortschrittlichen Heißdrahtwindmessung

    Contribution to advanced hot wire wind sensing

    Contribution to advanced hot wire wind sensing

    Carlos N
    2019-03-07 23:24:45 UTC
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    Eine der kleineren Nutzlasten bei Insight ist die vom spanischen Astrobiologie-Zentrum in Madrid entwickelte Nutzlast Temperatur und Winde für InSight (TWINS).

    Sie können den Standort der Instrument auf diesem Bild.

    Der TWINS-Sensor basiert auf der für Curiosity entwickelten Rover Environmental Monitoring Station (REMS). Ich konnte keine Quelldaten für TWINS außerhalb von Wikipedia finden. Die meisten Quellen, die ich gefunden habe, befinden sich hinter Journal Paywalls.

    Der Wikipedia-Artikel besagt, dass das Instrument einen Windmesser zur Messung der Windgeschwindigkeit verwendet, aber ich denke, es verwendet das Wort "Windmesser" im allgemeinen Sinne "Windmessung" anstatt des Spinngeräts mit vier kleinen Bechern.

    Die NASA hat eine detailliertere Beschreibung der REMS-Sensoren von Curiosity. Sie können zumindest die Form der Windsensoren sehen, aber nicht ganz klar, wie sie funktionieren. Während Curiosity drei Windsensoren hat, hat InSight nur zwei.

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    Quelle

    Windgeschwindigkeit und Windrichtung werden basierend auf Informationen abgeleitet, die von drei zweidimensionalen Windsensoren an jedem der Ausleger bereitgestellt werden. Die drei Sensoren befinden sich in einem Abstand von 120 Grad um die Auslegerachse. Jeder von ihnen zeichnet die lokale Geschwindigkeit und Richtung in der Ebene des Sensors auf. Die Faltung der 12 Datenpunkte reicht aus, um die Windgeschwindigkeit sowie die Neigung und den Gierwinkel jedes Auslegers relativ zur Strömungsrichtung zu bestimmen. Die Anforderung besteht darin, die horizontale Windgeschwindigkeit mit einer Genauigkeit von 1 m / s im Bereich von 0 bis 70 m / s und einer Auflösung von 0,5 m / s zu bestimmen. Die Richtungsgenauigkeit wird voraussichtlich besser als 30 Grad sein. Bei vertikalem Wind beträgt die Reichweite 0 bis 10 m / s, und die Genauigkeit und Auflösung sind dieselben wie bei horizontalem Wind.

    Laut und Artikel in ExtremeTech besteht der Hauptgrund für die Sensoren darin, atmosphärische Effekte aus den seismischen Daten zu kalibrieren. Als sekundären Vorteil erhalten wir jedoch Wetterberichte, auf die Sie hingewiesen haben.

    Das sieht wirklich mysteriös aus! Ich habe das Bild hinzugefügt, hoffentlich wird es jemand sehen und erkennen. Vielen Dank!! (Irgendwo müssen einige wissenschaftliche Arbeiten zum Funktionsprinzip veröffentlicht sein)
    Ich kann Bilder aufgrund von Firewall-Einschränkungen nicht sehen oder hinzufügen, weshalb ich sie nicht hinzugefügt habe.
    Sie haben die Form einer Space-Shuttle-Luftdatensonde: https://www.edwardsflighttest.com/pics/probe-2.jpg
    @OrganicMarble neugieriger und neugieriger; Ich hätte gedacht, dass der längere Teil nur ein Staurohr ist. Laut Blockzitat messen die oben genannten Geräte Geschwindigkeit und Richtung irgendwie.
    @uhoh Die Shuttle-Sonden haben die Geschwindigkeit und einen Anstellwinkel gemessen. Wenn also die beiden Sonden auf dem Mars rechtwinklig montiert sind, kann ich sehen, dass sich daraus eine Richtung ergibt. Die Luftdatencomputer berechneten den Anstellwinkel, die Machzahl, die äquivalente Fluggeschwindigkeit, die tatsächliche Fluggeschwindigkeit, den dynamischen Druck, die Luftdruckhöhe und die Höhenrate aus den 4 Anschlüssen in der Sonde.
    @OrganicMarble gibt es auch einen ziemlichen Geschwindigkeitsunterschied, der am Mars misst 0 bis 70 m / s mit einer Auflösung (nicht unbedingt Genauigkeit) von nur 0,5 m / s. Da die maximale Luftgeschwindigkeit des Shuttles 110x größer ist, ist es wahrscheinlich der Betrieb nach verschiedenen Prinzipien.
    Riesiger Unterschied im Umgebungsdruck.


    Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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