Anonim

Mikrobølge sensorer bidrar til å bekjempe brannfeller fra luften

Elektronikk

Grant Banks

12. januar 2011

2 bilder

Zaca Fire, nær Santa Barbara, California, i 2007. Kreditt: US Forest Service av John Newman

I løpet av de siste tiårene synes antall og intensitet av skogbranner å ha økt over hele verden, med massive og ødeleggende brannfeller i California, Hellas, Russland og Australia. Det beste verktøyet for å bekjempe disse intense brannfelter er nøyaktig og rettidig informasjon. Tradisjonelle luftbårne infrarøde kameraer har lenge vært en viktig enhet for kartlegging av brannintensitet, selv om deres begrensede evne til å finne hjerte av en brann gjennom tykk røyk gir en stor ulempe. En ny radiometrisk sensor som fungerer i mikrobølgeområdet kan nå identifisere hjertet av brannen, selv når synligheten er dårlig.

Når brannfugler bryter ut i fjerntliggende og tykt vegeterte områder, kan de ofte bare være fra luften. For å målrette mot de mest intense områdene i brannen, må brannslukkingsplaner gis presis informasjon. Infrarøde (IR) kameraer har lenge vært brukt til å gi denne informasjonen, siden brann lyser mest intensivt i infrarød rekkevidde. Men til tross for bilder med høy oppløsning produserer disse kameraene, de kan ikke brukes til å finne kilden til brann i meget røffe forhold fordi støv og røyk sprer de infrarøde strålene.

Forskere fra Fraunhofer Institute for High Frequency Physics og Radar Techniques (Fraunhofer FHR) i Wachtberg, Tyskland har løst dette problemet ved å utvikle et radiometer som overvinne denne begrensede synligheten. Den radiometriske sensoren fungerer i mikrobølgeområdet mellom 8 og 40 GHz. Ved disse lave frekvensene er strålingen spredt langt mindre av røyk og støvpartikler, noe som betyr at et mye klarere kart over brannens intensitet kan produseres. Den radiometriske sensoren tillater også lommelommer som er skjult bak tykt løvverk som skal detekteres.

"Målinger vi tok under testing viste at dimmeffekten var ubetydelig ved 22 GHz, " sa Nora von Wahl fra Fraunhofer FHR. "Damm og røykpartikler er praktisk gjennomsiktige i mikrobølgeområdet, men strålingen er fortsatt sterk nok til at det oppdages en brann. Fra en høyde på 109 meter (100m) kunne vi finne brann som måler fem meter ved fem meter i forhold til lav sikt. Sammen med sensorene selv, omfatter radiometeret en kalibreringsenhet, en plan antennegruppe og programvare for opptak og visualisering av dataene. "

For testflyene monterte forskeren og hennes team mikrobølgesensorene på undersiden av et ubemannet luftskip tilhørende FernUniversität Hagen. Systemets oppløsning bestemmes av antenneens størrelse, frekvensen målt og avstanden fra bakken. Ved hjelp av en antenne som måler 20 cm ved sin ytre kant, operert med en frekvens på 22 GHz og fra en høyde på 32, 8 meter (30 m), kan radiometeret løse detaljer på bakken til en nettnøyaktighet på 2, 8 meter ( 2, 6 m).

"Radiometeret gir oss ikke så mye detaljer som et infrarødt kamera, men hvis vi øker størrelsen på antennen, kan vi oppnå høyere oppløsning, " sa von Wahl. "Etter en skogbrann er det ofte slik at nye branner starter under jorden. For å finne dem må brannmenn gå inn og grave rundt for hånden. Vår radiometer kan oppdage branner under jordens øverste lag. "

Radiometeret, som måler 4, 1 tommer (105 mm) med 5, 9 tommer (150 mm) med 2, 9 tommer (73 mm), er for øyeblikket en prototype. Deretter håper forskerne å gjøre enheten enda mindre, og optimalisere antennen ved hjelp av mikrochips.

Den radiometriske sensoren fungerer i mikrobølgeområdet mellom 8 og 40 GHz. Ved disse lave frekvensene er strålingen spredt langt mindre av støvpartikler enn ved de høye IR-frekvensene. Kreditt: Fraunhofer FHR

Zaca Fire, nær Santa Barbara, California, i 2007. Kreditt: US Forest Service av John Newman

Anbefalt Redaksjonens