0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

气象探空仪中的数字压力传感器和温湿度传感器

电子设计 来源:电子设计 作者:电子设计 2020-12-25 23:57 次阅读

气象预测对日常生活及生产指导具有重要的意义,从古至今人们采用了各种手段来研究天气变化,以便用于实际参考。尤其是在科技文明并不发达的农耕时代,天气条件对农业和军事的影响非常大。直到上个世纪六十年代以后,气象卫星及相关先进计算、测量技术的出现,人工天气预报才有了比较大的进步。随着社会的进步和发展,越来越多的工具被用到气象预测上,搭载了气象探空仪的探空气球便是其中较为廉价、方便的一种。

探空气球依靠空气浮力上升,通过搭载的各类气象探空仪器收集、测量所需的数据,然后传回地面中心。其中,温度传感器湿度传感器和数字压力传感器是这些仪器中比较常见的测量元件,它们分别用于获取气球在上升时温湿度和气压数据。但仅仅只测量是还不够的,同时还需要知道测量所在的区域。因此,还需要通过GPS模块来确定探空气球的经纬度。而后,再结合由气压推算出的海拔高度,这才算是做到了真正的三维空间气象数据测量。

我国新型探空火箭研发

2016年5月,为掌握海上灾害性天气的发生和发展过程,提高海洋气象灾害的预报精度,中国科学院大气物理研究所无人艇研发团队成功研制了一种基于自控驾驶的半潜式海洋气象观测专用无人艇。

该艇是一种自动驾驶的水面机器人,是世界上首艘可以发射探空火箭的无人艇。基于卫星定位导航和艇载姿态传感器等信息,该艇可实现自动部署、自动观测、自动发射探空火箭和自动传输观测数据等功能。

该艇可通过发射探空火箭,将下投式探空仪发射至指定高度,在探空仪下落过程中对中下对流层进行高精度的探测。通过探空仪携带的各类传感器元件(温湿度传感器、数字压力传感器等),可准确获取海洋边界层内高垂直分辨的温度、湿度、气压、风速和风向廓线。

探空气球的工作原理

那么,探空气球究竟是什么东西呢?简单来说,作为一个载体,气球携带探空仪升空,在上升过程中,探空仪测定不同高度和经纬度的温度、气压、空气湿度等气象数据,并将其通过无线电信号发回地面。具体来说,探空仪设备上的绿色部分为探空仪采集板,连接采集板的是探臂,在探臂和采集板上共有温度、湿度和压力传感器,一共是三个传感器。

在我国,目前有120个气象探空站,每天都会进行两次探空气球的放飞。收集到的数据不仅用于我国的气象预报业务,还用于国际气象数据交换。这也意味着,每天我国至少需要使用240个探空仪,每年需要至少8.76万个。

探空仪中的传感器原理与制造

总的来说,气象高空探空仪,由对温度、气压、湿度反应灵敏的传感器感应元件及转换电路组成。其中,数字压力传感器等元件的电参量随着空气中的温度、气压、湿度的变化而变化。而转换电路则对变化的电参量进行采集、编码而形成探空数字信号,并通过探空仪发射机发回地面,雷达把探空数据接收下来,就得到空中不同高度的温度、气压和湿度3个气象要素的资料了。

关于压力传感器的选择工采网给出的解决方案是可以用MS5607型号的,

美国MEAS 高分辨率数字压力传感器 - MS5607-02BA03

该数字压力传感器与以往的MS5534/5540//5561相比压力的分辨率由0.1mbar(1米)提升到了0.024mbar(20cm),温度分辨率由0.01°C提高到了0.002°C,转换时间由之前的35ms提高到了1ms。同时测量范围由10-1100mbar扩大到了10-1200mbar。

精度并没有提高,仍旧是+/-1.5mbar。功耗由以前的4μA降低到了1μA。不管是MS5534/5540还是MS5561,他们的16位信号均是采用的三线SPI传输。而MS5607的24位数据可以选择SPI或者I2C的方式进行信号传输。

温湿度传感器可以选择法国Humirel 数字输出温湿度传感器HTU21D:

新款数字式温湿度复合传感器HTU21D树立了新的湿度传感器的尺寸和智能化典范:采用适合回流焊的DFN封装,尺寸仅为3 x 3 x 1mm;提供经过校正的,线性的I?C数字输出信号。完全可互换,无需重新校正,长期饱和后迅速恢复,单独标识,符合严格的追溯要求 。

在探空仪制造过程中,从出厂到升空,需要对仪器进行性能测试。比如,通过压缩机和真空泵,改变箱体的温度和压力,模拟大气压,来对压力传感器准确性进行测试;利用恒温槽进行制冷循环,模拟出气温变化,从而对温度传感器的性能进行测试;还会将湿度传感器放入温湿度检测箱,对其进行检定和校准。此外,还会对探空仪进行无线电信号测试,以检测数据信号能否准确发射。

审核编辑:符乾江
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    温湿度传感器种类及原理的优劣分析

    温湿度传感器是一种能够感知并测量环境温度和湿度变化的设备,它们在环境监测、气象观测、农业、工业生产、智能家居等多个领域发挥着重要作用。下面
    的头像 发表于 10-21 15:05 345次阅读

    温湿度传感器是什么类型的传感器

    温湿度传感器是一种能够实时监测和记录环境温度和湿度变化的设备或装置。这类传感器广泛应用于环境监测、气象
    的头像 发表于 10-21 14:53 299次阅读

    dht11温湿度传感器工作原理介绍

    DHT11是一种常用的温湿度传感器,它能够测量温度和相对湿度。这种传感器广泛应用于智能家居、气象站、农业监控等领域。 DHT11
    的头像 发表于 10-21 09:47 694次阅读

    车载温湿度传感器有什么功能

    在现代化物流体系,尤其是针对需要严格温控的冷链运输领域,车载温湿度传感器成为了重要的智能设备。车载温湿度传感器以其高精度测量、智能化报警、
    的头像 发表于 10-10 13:23 171次阅读

    温湿度传感器怎么调试

    温湿度传感器是一种广泛应用于工业、农业、气象、科研等领域的传感器,用于测量环境的温度和湿度。在实际应用
    的头像 发表于 08-19 15:04 786次阅读

    温湿度传感器技术参数有哪些

    温湿度传感器是一种用于测量环境温度和湿度传感器。它们广泛应用于气象、农业、工业、医疗、智能家居等领域。本文将介绍
    的头像 发表于 08-19 15:03 818次阅读

    LORA温湿度传感器的功能特点

    LORA温湿度传感器,作为现代环境监测技术的重要一员,凭借其独特的功能特点,在气象、环保、农业、医药、物流等多个领域发挥着不可替代的作用。以下将详细探讨LORA温湿度
    的头像 发表于 08-09 16:32 468次阅读

    想要准确地测量环境温湿度温湿度传感器是关键!

    温湿度是生产生活中最重要的环境指标之一,不仅人需要在适宜的温湿度条件下保持良好的精神状态和敏捷的思维,食品、药品、各种仪器设备等都对环境温湿度有特殊的要求。基于对环境温湿度的要求,
    的头像 发表于 07-04 08:48 508次阅读

    常见的压力传感器有哪些

    压力传感器是一种将压力信号转换为电信号的传感器,广泛应用于工业、医疗、科研等领域。本文将详细介绍常见的压力传感器类型、工作原理、性能特点以及应用领域。
    的头像 发表于 06-19 09:58 1763次阅读

    DHT11数字温湿度传感器产品手册

    电子发烧友网站提供《DHT11数字温湿度传感器产品手册.pdf》资料免费下载
    发表于 06-12 17:09 7次下载

    如何选择压力传感器量程?如何选择压力传感器接头?

    压力传感器在实际的应用非常之多,比如电子秤中就有压力传感器的身影。为增进大家对压力传感器的认识,本文将对压力传感器量程的选择方法、
    的头像 发表于 03-20 08:38 1182次阅读
    如何选择<b class='flag-5'>压力传感器</b>量程?如何选择<b class='flag-5'>压力传感器</b>接头?

    温湿度传感器有哪些应用场景?

    温湿度传感器在众多领域,特别是在实时记录温湿度变化的工作中最为广泛。温湿度传感器可以根据所记录的内容,对其进行科学有效的管理、分析和归纳。下
    的头像 发表于 02-19 16:28 1265次阅读
    <b class='flag-5'>温湿度</b><b class='flag-5'>传感器</b>有哪些应用场景?

    温湿度传感器工作原理 温湿度传感器的接线方法

    温湿度传感器是一种用于测量环境温度和相对湿度的装置。它通常用于工业、农业、气象、室内空调等领域。本文将详细介绍温湿度
    的头像 发表于 02-14 18:00 9013次阅读

    温湿度传感器接线端子T是什么意思

    温湿度传感器是一种用于测量周围环境温度和湿度的设备,广泛应用于工业控制、气象观测、智能家居等领域。而温湿度
    的头像 发表于 01-16 09:16 2073次阅读

    温湿度传感器怎么布线

    温湿度传感器是一种用于测量环境温度和湿度的设备,广泛应用于各种工业领域、农业、气象、建筑等领域。布线是安装传感器的一个必要步骤,决定了
    的头像 发表于 12-08 14:00 3148次阅读