Grâce à la collaboration entre les mentors et des étudiants du projet, il a été possible de converger vers une première solution pour le prototype d'instrument de mesure d'irradiance dans la neige.
Les mesures d'irradiance dans la neige se feront au moyen d'une fibre optique qui sera maintenue verticalement, pointant vers le ciel, sur un support. Celle-ci relayera la lumière captée vers une photodiode et cette dernière se trouvera dans une boîte renfermant l'électronique de manière étanche. Rappelons-nous que deux plages de longueurs d'onde doivent être mesurées: 400-450 nm et 700-750 nm. Pour résoudre cette problématique, on utilisera plutôt deux fibres optiques au lieu d'une seule, et celles-ci seront jointes à des filtres optique près de la photodiode.
Voici un schéma de la jonction des fibres optiques avec les filtres et les photodiodes pour un support d'un montage:
Or, des mesures d'irradiance dans la neige devront être prises à différentes hauteurs. Deux fibres optiques ne seront donc pas suffisantes! Après discussions, les étudiants et mentors ont décidé de répliquer la paire de fibres optiques à huit hauteurs différentes. En somme, on retrouvera huit supports ayant chacun deux fibres optiques à des hauteurs à partir du sol de 20 cm, 40 cm, 60 cm, 80 cm, 100 cm, 120 cm, 140 cm et 160 cm.
Pour assurer une robustesse et une bonne maniabilité du montage à travers les buissons, les huit supports ne seront pas tous fixés les uns avec les autres. La solution choisie est de construire quatre répliques d'un montage possédant chacun deux supports, comme on peut le voir sur l'image ci-bas. Ceux-ci étant plus petits, il sera possible de les disposer adéquatement à travers les buissons.
En ce qui concerne le choix des matériaux, le PVC a été choisi pour son faible coût et sa bonne robustesse. Il sera possible d'acheter des tubes et des raccords de PVC qui seront fixés ensemble avec de la colle à plastique pour assurer des joints étanches. Au centre des deux supports se trouvera la boîte d'électronique où se rassembleront les photodiodes et les filtres optiques, placés aux extrémités des fibres optiques. À l'avant de cette boîte, on retrouvera des fils électriques qui mènent jusqu'à une carte d'acquisition qui récolte les données issues des quatre montages individuels.
Donc si on récapitule, nous avons deux sites à étudier et sur chacun d'entre eux, on trouvera:
- 4 montages de PVC ;
- 2 supports à fibre optique par montage ;
- 2 fibres optiques par support ;
Vous aurez sans doute remarqué sur le montage l'utilisation d'embout d'aiguille à l'extrémité des tubes de PVC. Les collaborateurs du projet Neige ont soulevé des problèmes liés à la perturbation de la mesure si des objets se trouvent trop près du bout de la fibre optique. La neige est un milieu très diffusant et possédant un albedo qui lui est propre. Si l'embout du tuyau de PVC (ayant un albedo différent de celui de la neige) se trouve trop près du bout de la fibre optique, la mesure d'irradiance sera faussée. C'est pourquoi on utilisera un embout d'aiguille de très faible diamètres pour réduire au maximum les perturbations. De manière similaire, vous constaterez que les deux tuyaux verticaux de PVC sont très espacés et c'est pour la même raison!