克里斯蒂娜·努内斯，阿尔贡国家实验室 三维打印气象站现场初始安装
学分:阿尔贡国家实验室 研究人员发现，一个带有三维打印部件和低成本传感器的廉价监控系统可能不会像商业监控系统那样持续很长时间，但它可以同样精确
在美国各地，由仪器和传感器组成的气象站监测产生当地天气预报的条件，如气温、风速和降雨量
这些系统不仅仅是天气监测器，它们也是研究从农业到可再生能源发电的有力工具
商业气象站可能花费数千美元，限制了它们的可用性，从而限制了可以收集的气候数据的数量
但是三维打印和低成本传感器的出现使得花几百美元建造一个气象站成为可能
这些廉价的国产版本能否像价格更高的同类产品一样表现出色？ 答案是肯定的——根据研究人员的说法，在一定程度上，他们在俄克拉荷马州测试了一个三维打印的气象站
亚当K
美国宇航局大气和地球科学家泰森
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能源部的阿贡国家实验室领导了这个项目，该项目将印刷站与商业级站进行了八个月的比较，以了解它是否准确，以及它在恶劣环境下的耐受性如何
三维打印使用数字模型动态生成物理对象
它的低成本和在任何地方都可以打印零件的能力，可以帮助扩大这些工作站的数量，有助于将数据收集带到偏远地区，并教育未来的研究人员
俄克拉何马大学的一个团队遵循了由大学大气研究公司的三维打印自动气象站倡议开发的指南和开源计划，打印了100多个气象站部件
他们转而使用丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯，一种被认为在户外更耐用的塑料长丝，而不是使用更常用于三维打印的聚乳酸
加上低成本的传感器，三维打印部件为这些新系统提供了基础，三维爪计划在早期的实验中将其确定为有前途的
“为了让它得到更广泛的采用，它必须通过这样的验证和确认研究，”泰森说
虽然三维打印系统在实验进行了大约五个月后确实开始出现故障迹象——相对湿度传感器腐蚀和失效，一些部件最终退化或损坏——但其测量结果与俄克拉荷马大学和俄克拉荷马州立大学的科学家设计和实施的俄克拉荷马中间层网络商业级站的测量结果相当
“我没想到这个电台会有这么好的表现，”泰森说
“尽管组件开始退化，但结果显示，这种气象站可能适用于更短的活动
" 研究开始时，泰森在俄克拉何马大学工作，加入阿尔贡后继续监督这项工作
在实验中，低成本传感器精确测量温度、压力、雨水、紫外线和相对湿度
除了几个仪器之外，塑料材料在2018年8月中旬至次年4月中旬的俄克拉荷马州天气中保持不变，这一时期经历了暴雨、降雪和14至104华氏度(-10至40摄氏度)的高温
测量风速的三维打印风速计表现不佳，但可以通过提高打印质量进行部分改进
该项目由俄克拉荷马大学的本科生领导，证实了三维打印气象站的准确性及其作为教育工具的价值
“学生们学到了他们在课堂上学不到的技能，”泰森说
“他们提出了建议，设计了框架，并做了大部分的印刷和布线工作
" 印刷特殊部件的能力可以使气象站在偏远地区更加可行，因为在需要时可以立即制造替换部件
即使一个更便宜的传感器在几个月后坏了，这个数学模型仍然适用于低预算
“如果你说的是更换两三个这种便宜的传感器，而不是每年维护和校准一个1000美元的传感器，这是一个很好的成本效益考虑，”泰森指出
这项研究发表在《大气测量技术》杂志上
4, 2020
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