Diseño del sistema de instrumentación de la misión estratos para medir concentración de gases atmosféricos mediante el método de espectroscopia láser de diodo sintonizable

Abstract

El presente trabajo de investigación trata sobre el diseño y la simulación del modelo funcional de un sistema de instrumentación para la misión E3Tratos, el modelo consiste en un sensor para medir concentración de gases atmosféricos, en nuestro caso se escogió dióxido de carbono CO2, siendo este uno de los gases más importantes del efecto invernadero. El diseño del sensor se realiza utilizando la técnica de espectroscopia laser de diodo sintonizable (TDLS), con modulación de longitud de onda (WMS). Esta técnica consiste en modular la longitud de onda de emisión de un diodo laser por medio de la variación de la corriente que circula a través de este, el ancho de banda y la longitud de emisión central se seleccionan previamente con el fin de muestrear una banda de absorción atmosférica para asegurar que exclusivamente haya presencia del gas estudiado, el haz de luz emitido por el diodo láser interactúa con el gas en una celda óptica multipaso, finalmente la señal obtenida se descompone en armónicos, y con las características del segundo armónico podemos deducir la concentración de este gas. Este proyecto se enmarca dentro de la misión E3Tratos el cual es el primer proyecto de globos estratosféricos con carga útil científica que se está desarrollando en la Universidad Industrial de Santander (UIS). El objetivo de la misión es lanzar un globo con la instrumentación científica hacia la estratósfera y observar la superficie de la Tierra desde la estratósfera aproximadamente a 35 km de altura. El desplazamiento del globo y su carga útil permitirá medir variables meteorológicas y gases de efecto invernadero a lo largo de su recorrido. Para ello se diseñarán e implementarán los siguientes subsistemas: La instrumentación científica, la electrónica de control, un enlace radio e interfaces mecánicas.