Historique
La première radiosonde finlandaise fut mise au point par Vilho Vaisala dans le courant de 1931 et fut lâchée le 30 décembre 1931, un peu moins de deux ans après le vol de la première radiosonde de Robert Bureau. Le principe de ses capteurs était basé sur la variation de capacité d'un condensateur variable de forme spéciale provoquée par l'élément sensible : bilame, cheveu, capsule de Vidie...
La RS11 décrite ici fut le deuxième modèle conçu par Vaisala à partir de 1932, spécialement étudiée pour être à la fois précise, légère, bon marché et susceptible d'être produite en série. Elle entra en service dès 1935 dans les stations de météo scandinaves et conquit les USA l'année suivante, au travers d'une commande du MIT. En 1937 elle décrochait une médaille d'or à la foire internationale de Paris. La fabrication était assurée par la société fondée par le professeur Vaisala dès 1936.
La RS11 était encore utilisée dans certaines stations de radiosondage en 1964, avant d'être remplacée par la RS12 ou encore par la RS13. Durant les trois décennies de sa carrière elle subit de nombreuses petites améliorations.
Description
La RS11 est facilement identifiable,
non pas tant à cause de son moulinet qu'elle était
loin d'être la seule à utiliser, mais par l'assemblage
de son boîtier central flanqué de deux petits boîtiers
ouverts aux deux bouts. Ces boîtiers sont en fait des cheminées
destinées à abriter d'une part le capteur de pression
(rep. P) et d'autre part le capteur de température
(rep. T) . Le capteur d'humidité (rep.
U) très particulier (voir photo
ci-dessous) est fixé sur la troisième face du boîtier
central.Le boîtier principal (ici en plexiglas) est partagé en deux casiers. Il renferme l'émetteur et sa pile dans sa partie inférieure (lorsqu'il est posé bien à plat comme sur la photo...).
L'axe du moulinet (rep. M) traverse le couvercle du casier supérieur et fait tourner un commutateur (rep. C) à 5 positions : 3 pour chacun des capteurs et deux pour deux condensateurs de référence. Avant 1937, il n'y avait qu'un seul condensateur de référence.
L'antenne et son contrepoids sont fixés chacun à une paire de languettes en plastique munies d'oeillets, l'une d'entre elles, celle qui est placée au-dessus pendant le vol, servant à attacher la ficelle du parachute et du ballon.
Note : Les photos publiées dans cette page ont été prises sur trois exemplaires différents fabriqués entre 1945 et 1956.
Caractéristiques
Dimensions : L = 100mm (130 avec capteur) - largeur de capteur à capteur = 120mm - hauteur = 105mm
Moulinet diamètre 360mm, coupelles coniques diamètre 75mm
Masse :
Fréquence : 25MHz
Alimentation : pile dimensions 45x45x80mm - tension 2 volts puis 2,4V pour le chauffage du tube et 60V pour la tension d'anode.
Puissance d'émission :
Capteurs : P : capsule de Vidie - T : bilame métallique - U : cheveux
Fonctionnement
Le principe de base de la RS11 est simple : chacun des capteurs, par la déformation mécanique de son élément sensible, provoque une variation de capacité d'un condensateur. Le commutateur, entraîné par le moulinet, commute chacun de ces condensateurs à son tour en parallèle avec la self de l'émetteur. La fréquence d'émission varie pour chaque capteur et pour chaque variation de mesure.
La vitesse de rotation du moulinet varie avec la vitesse de montée du ballon et par conséquent la fréquence de commutation des capteurs. Comme la vitesse de montée est constante, en pratique la vitesse de rotation diminue progressivement avec l'altitude et la diminution de la masse volumique de l'air. L'efficacité de la sonde diminue donc en entrant dans les couches hautes de l'atmosphère.
Les grandes variations de température
rencontrée lors de l'ascension influent sur la qualité
de la mesure. Par exemple, à pression égale, le
capteur de pression ne fournira pas la même mesure à
des températures différentes. Il faut dont compenser
cette dérive lors du dépouillement des données
reçues. Pour déterminer le coefficient de correction,
la RS11 embarque, en plus des trois condensateurs-capteurs
PTU, deux condensateurs de référence de valeurs
différentes. Ces deux condensateurs supplémentaires
sont commutés à leur tour dans le cycle qui déroule
de façon régulière : P, C2, C1, T, U, P,
C2...La technique qui consiste à faire varier la fréquence d'émission en fonction de la valeur physique à transmettre est difficile à maîtriser car les condensateurs-capteurs ont leur courbe d'étalonnage qui se translate en fonction de la température extérieure à la sonde, des corrections doivent être appliquées lors du dépouillement et de la traduction en valeurs des données reçues. En outre un oscillateur libre tel que celui de la RS11 a tendance à dériver lorsque les éléments qui déterminent sa fréquence (self, capacités parasites...) voient leur température se modifier. Le mérite de Vaisala est grand d'avoir su domestiquer tous ces paramètres pour faire de cette radiosonde un appareil à la fois performant et bon marché.
Emetteur
Son schéma est remarquablement simple (ci-contre celui d'un modèle des années 1937-1940). Il utilise une triode à chauffage direct,
La self du circuit oscillant, d'une douzaine de spires, confirme que la fréquence d'émission était située entre 20 et 30 MHz (en réalité 25MHz). Son mandrin a un diamètre de 25mm et une longueur de 42mm. Le condensateur déterminant la fréquence d'émission est celui qui est mis en circuit par le commutateur rotatif
La lampe est alimentée par deux piles, celle qui est utilisée pour faire chauffer le filament avait une tension de 2 volts au début puis de 2,4 volts en 1937. La tension d'anode, fournie par une seconde pile était de 60 volts.
L'antenne est un doublet demi-onde vertical dont un brin est torsadé avec la ficelle qui relie le boîtier au ballon (ou au parachute) et l'autre pend sous la sonde.
Sur le schéma C1 et C2 sont les condensateurs de référence tandis que T, P et U sont les condensateurs associés aux différents capteurs de température, pression et humidité.
Photos
