【文章內(nèi)容簡介】 法中，雙脈沖法精度最高，測量最為準(zhǔn)確。IRS21在路面?zhèn)鞲衅髦?，采用了一種巧妙的電路結(jié)構(gòu)，在沒有使用雙脈沖發(fā)生器的情況下，使電極兩端得到了所需要的極性相反周期相同雙脈沖。IRS21的表面有一個凹槽，里面有兩個淺埋的電極，通過檢測凹槽中溶液的電導(dǎo)率完成對溶液濃度的檢測。通過對電極成分的檢測發(fā)現(xiàn)，電極上由100%的純金組成的。金具有良好的耐腐蝕性和導(dǎo)電能力，保證了IRS21在溶液濃度檢測時具有良好的可靠性和準(zhǔn)確性。IRS21檢測水膜厚度的模塊是一個微波傳感器。微波傳感器是利用微波特性來檢測某些物理量的器件或裝置。由發(fā)射天線發(fā)出微波，此波遇到被測物體時將被吸收或反射，使微波功率發(fā)生變化。若利用接收天線，接收到通過被測物體或由被測物體。采用文利用惠斯通電橋，簡單檢測了敏感電容分別在水和冰中，其電容值隨檢測頻率的變化趨勢。分別用100HZ、1KHZ和10KHZ三種檢測頻率?？梢园l(fā)現(xiàn)，電容表面的覆蓋物為冰時，隨檢測頻率的增大器電容值急劇減小，而覆蓋物為水時，電容值幾乎不變。敏感電容接觸不同物質(zhì)，它的介電常數(shù)和檢測頻率的變化關(guān)系各不相同，如果通過后繼的電路把電容的值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓值，結(jié)果單片機(jī)分析和處理，可把模擬值轉(zhuǎn)化為數(shù)字值，推斷出路面覆蓋物的類型。PT100是鉑熱電阻，它的阻值跟溫度的變化成正比。PT100的阻值與溫度變化關(guān)系為：當(dāng)PT100溫度為0℃時它的阻值為100歐姆，在100℃。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的阻值會隨著溫度上升而成勻速增長的。主要技術(shù)參數(shù)：　　工作環(huán)境：40~70℃，0~100% RH　　供電：9~14VDC，200mA　　數(shù)據(jù)接口：RS485　　路面溫度量程：40~70℃　　路面溫度精度：177?！妫?0~10℃），177?！妫?0~70℃）　　路面溫度分辨率：℃　　冰點量程：20~0℃　　冰點精度：177?！妗　”c分辨率：℃ IRS21路面?zhèn)鞲衅髋c單片機(jī)的接口電路、濕度傳感器其測溫元件是鉑電阻Pt100鉑電阻的阻溫關(guān)系線性度很高，在 ℃和0℃的范圍內(nèi)可以用下面公式表示：Rt =R0 [1+At+Bt2 +C（t 100）t3 ]在0℃~+℃的范圍內(nèi)可以用下公式來表示：Rt =R0（1+At+Bt2）其中，Rt、R0分別代表在t℃和0℃時的電阻值，t 為溫度；A、B、C 為常量，對于工業(yè)鉑電阻，一般標(biāo)準(zhǔn)為：A=10 3℃，B= 10 7℃ 2，C= 10 12℃ 4。因為鉑電阻具有阻值隨溫度改變的特性，因此我們在自動氣象儀的采集器是利用的是四線制恒流源供電方式。在該線性化很好的電路中由此種供電方式將傳感器電阻值的變化轉(zhuǎn)化為電壓值的變化從而達(dá)到對溫度進(jìn)行測量的目的。本設(shè)計采用惠斯頓電橋，電橋的四個電阻中三個是恒定的，另一個用Pt100熱電阻，當(dāng)Pt100電阻值變化時，測試端產(chǎn)生一個電勢差，由此電勢差換算出溫度。測溫原理：；采用RARAVRPt100構(gòu)成測量電橋（其中R1＝R2，VR1為100Ω精密電阻），當(dāng)Pt100的電阻值和VR1的電阻值不相等時，電橋輸出一個mV級的壓差信號，這個壓差信號經(jīng)過運放LM324放大后輸出期望大小的電壓信號，該信號可直接連AD轉(zhuǎn)換芯片。差動放大電路中RB1＝RCRB2＝RC放大倍數(shù)＝RB2/RB1，運放采用單一5V供電。設(shè)計及調(diào)試注意點：1.同幅度調(diào)整RA1和RA2的電阻值可以改變電橋輸出的壓差大?。?.改變RB2/RB1的比值即可改變電壓信號的放大倍數(shù)，以便滿足設(shè)計者對溫度范圍的要求3.放大電路必須接成負(fù)反饋方式，否則放大電路不能正常工作。4.VR1也可為電位器，調(diào)節(jié)電位器阻值大小可以改變溫度的零點設(shè)定，例如Pt100的零點溫度為0℃，即0℃時電阻為100Ω，溫度的零點就被設(shè)定在了25℃。測量電位器的阻值時須在沒有接入電路時調(diào)節(jié)，這是因為接入電路后測量的電阻值發(fā)生了改變。5.理論上，運放輸出的電壓為輸入壓差信號放大倍數(shù)，但實際在電路工作時測量輸出電壓與輸入壓差信號并非這樣的關(guān)系，壓差信號比理論值小很多，實際輸出信號為*(RPt100/(RA1+RPt100) RVR1A2/(RA1+RV1RA2))式中電阻值以電路工作時量取的為準(zhǔn)。6.電橋的正電源必須接穩(wěn)定的參考基準(zhǔn)，因為如果直接VCC的話，當(dāng)網(wǎng)壓波動造成VCC發(fā)生波動時，運放輸出的信號也會發(fā)生改變，此時再到以VCC未發(fā)生波動時建立的溫度電阻表中去查表求值時就不正確了，這可以根據(jù)式（1）進(jìn)行計算得知。本次放大電路我選用的是LM324,其內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。 溫度傳感器溫度參數(shù)：測量范圍： 40~+60℃輸出標(biāo)定：3 線連接電阻溫度感應(yīng)元件：Pt100芬蘭Vaisala 公司生產(chǎn)的HMP45D型號的濕度傳感器。目前是全世界氣象部門氣象觀測網(wǎng)內(nèi)使用最普通的濕度傳感器，也是在我國是目前氣象部門地面氣象觀測網(wǎng)內(nèi)自動氣象站上統(tǒng)一使用相對濕度的傳感器。該傳感器的濕度傳感元件是電容式薄膜聚合物濕度傳感器是利用薄膜聚合物材料吸濕后介電特性發(fā)生變化的原理來測量相對濕度的。HMP45D濕度測量傳感器是用有機(jī)高分子膜做成的介質(zhì)的小型電容器，該電容的電介質(zhì)具有感濕特性，因此電容量也隨著電介常數(shù)的變化而產(chǎn)生變化。目前這種常用的濕敏電容的材質(zhì)通常有高分子薄膜和氧化鋁兩種類型。HMP45D這里所采用的是Humicap180 高分子薄膜傳感器。感濕膜用醋酸纖維素，厚度極薄，~1μm。表面金電極用真空蒸鍍法制成，能夠良好的滲透水分子?；鹉る姌O腐蝕法制成，電極材料是貴金屬與碳。當(dāng)外界的相對濕度發(fā)生變化時，感濕膜的高分子聚合物能對水汽分子吸附時介電常數(shù)ε增加，濕敏電容量也增加，而當(dāng)聚合物能對水汽分子釋放時其介電常數(shù)ε減小，濕敏電容量也隨之減小。即是說總電容量C應(yīng)為空氣介質(zhì)電容C0與被測厚電介質(zhì)電容C1相串聯(lián)，即 式中，S 為電容器極板的有交面積，ε0為空氣的介電常數(shù)，εr為被測厚材料的相對介電常數(shù)，當(dāng)水氣介電常數(shù)已知后，電容量公與被測厚度d 成比例，因此可以測得電容大小，此傳感電容量的變化范圍為48~56pF。我們將傳感器的轉(zhuǎn)換電路把濕敏電容變化量轉(zhuǎn)換成電壓量變化，對應(yīng)溫度0~100%的變化，使傳感器的輸出呈0~1V的線性變化，由此測得濕度。濕度參數(shù)：測量范圍：％RH~100％RH輸出標(biāo)度：0~100%RH等于0~1VDC濕度感應(yīng)元件：HUMICAP180 HMP45濕度傳感器前向散射式能見度儀工作原理：其發(fā)射器以紅外LED 作為光源，通過透鏡、經(jīng)脈沖調(diào)制后光源照射到采樣空間，采樣空間內(nèi)的氣溶膠粒子對光產(chǎn)生散射，散射量大小與氣溶膠粒子的尺寸、濃度相關(guān)，氣溶膠粒子的尺寸、濃度又與大氣能見度相關(guān)。散射光經(jīng)濾光片濾出、接收器探測到前向散射信號，并根據(jù)一定角度上的散射信號與總散射量的關(guān)系確定總散射系數(shù)，由CPU 通過專門算法轉(zhuǎn)化為能見度值。HWN1 型能見度儀機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括：能見度傳感器、太陽能板、立桿、蓄電池等接收器光軸與發(fā)射器光軸相交的銳角θ為其工作角度。選擇工作角度原則是方向散射量較大、以保證測量信號足夠大、信噪比足夠高，同時，應(yīng)避免發(fā)射器的輻射光束直接射入接收器。實踐證明，在向前方向30176。50176。散射角域內(nèi)，具有更強(qiáng)散射光、且角散射系數(shù)與總散射系數(shù)的比例因子更加穩(wěn)定。基于上述原則，系統(tǒng)選用35176。工作角度。發(fā)射器光路系統(tǒng)由光源、透鏡組成。系統(tǒng)選用880nm 紅外發(fā)光二極管作為光源，透鏡我們選取火石光學(xué)玻璃并將透鏡的表面加鍍增透薄膜。透鏡作用是將紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外光束的發(fā)散角壓窄，使發(fā)射光束能量體積密度增加。加鍍增透薄膜可減少透射光能的發(fā)射損失，提高工作光譜帶的透過率。接收器光路系統(tǒng)由探測光電管、透鏡、濾光片組成。探測光電管作用是探測被發(fā)射器發(fā)射、大氣散射的部分紅外光脈沖，輸出與這部分紅外光脈沖成正比的模擬電源信號。系統(tǒng)選用離子著色選擇性吸收玻璃為濾光片。HWN1 型前向散射能見度儀硬件，包括發(fā)射單元、接收單元、采集控制單元等。HWN1 型前向散射能見度儀發(fā)射器由一個紅外LED、控制、光強(qiáng)度監(jiān)測器等組成。發(fā)射單元按固定頻率發(fā)射。一個反饋光敏二極管監(jiān)控發(fā)射光的強(qiáng)度，并用來反饋調(diào)整光強(qiáng)變化至預(yù)置值，其產(chǎn)生的能量信號送到采集控制器處理。其發(fā)射器原理。其接收器由光電傳感器、濾波放大器、交流放大器等組成，接收光敏二極管檢測從大氣氣溶膠散射的光脈沖。這個信號被經(jīng)同步解調(diào)器再經(jīng)過過濾、放大后得到了能見度信號，并將該信號送到采集控制器處理。其接收器原理。主要參數(shù)：技術(shù)指標(biāo)測量范圍：1～22000m準(zhǔn)確度：177。%(≤1000m)；177。20%(＞1000m)工作環(huán)境：溫度45～+50℃ 濕度0100%前向散射測量角：33176。輸出信號：模擬信號0~5V 能見度傳感器現(xiàn)設(shè)計定型的傳感器型號為ZQZ—TF 風(fēng)向風(fēng)速傳感器。風(fēng)杯式風(fēng)速傳感器工作原理是：風(fēng)速傳感器的感應(yīng)元件為三杯式回轉(zhuǎn)架，信號變換電路為霍爾開關(guān)電路。在水平風(fēng)力作用下，風(fēng)杯組旋轉(zhuǎn)，通過主軸帶動磁棒盤旋轉(zhuǎn)，其上的36 只磁體形成18 個小磁場，風(fēng)杯組每旋轉(zhuǎn)1 圈，在霍爾開關(guān)電路中感應(yīng)出18 個脈沖信號，其頻率隨風(fēng)速的增大而線性增加。其校準(zhǔn)方程為：V = 011F (V ：風(fēng)速,單位:m/ s ；F ：脈沖頻率，單位： Hz ) 。風(fēng)向傳感器的感應(yīng)元件為風(fēng)向標(biāo)組件。角度變換為格雷碼盤加光電電路。當(dāng)風(fēng)向標(biāo)組件隨風(fēng)向旋轉(zhuǎn)時，帶動主軸及碼盤一同旋轉(zhuǎn)，176。，位于光電器件支架上下兩邊的7 位光電變換電路就輸出1 組新的7 位并行格雷碼，經(jīng)整形電路整形并反相后輸出。　傳感器具有動態(tài)特性好、線性好、精度高、靈敏度高、抗風(fēng)強(qiáng)度高( ≤70 m/ s) 、測量范圍寬(0～60 m/ s) 、互換性好、工作可靠、抗雷電干擾能力強(qiáng)等多種優(yōu)良性能。風(fēng)杯由特種工程塑料注塑成型，風(fēng)向標(biāo)尾翼板用質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、剛性好且在高溫高壓條件下成型的非金屬材料制造。具有重量輕,強(qiáng)度好、抗風(fēng)能力強(qiáng)等特點。主要參數(shù)數(shù)據(jù)：測量范圍：0——70M/S工作環(huán)境溫度：40℃～50℃；濕度≤100％RH輸出信號：脈沖信號；、05VDC 風(fēng)速風(fēng)向傳感器實物圖 風(fēng)速、風(fēng)向儀接口圖GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。，實際應(yīng)用帶寬大約在40~100Kbit/s，在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。GPRS是一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接。GPRS采用分組交換技術(shù)，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)160Kbps。使用GPRS技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠(yuǎn)在線且按流量計費，迅速降低了服務(wù)成本。 深圳市宏電技術(shù)開發(fā)有限公司開發(fā)的H7000無線DDN系統(tǒng)為用戶提供高速、永遠(yuǎn)在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。主要針對電力系統(tǒng)自動化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、金融、證券等部門的應(yīng)用，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的透明傳輸，同時考慮到各應(yīng)用部門組網(wǎng)方面的需要，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)。H7100 GPRS DTU特點　1) 透明數(shù)據(jù)傳輸：H7118 GPRS DTU直接提供RS232/422/485接口，為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明傳輸通道。2) 無需后臺計算機(jī)支持：普通GPRS Modem通常需要附著在PC機(jī)上虛擬撥號上網(wǎng)，利用PC機(jī)的資源進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換，H7118 GPRS DTU內(nèi)置自動網(wǎng)絡(luò)連接和協(xié)議處理模塊，無需后臺計算機(jī)支持。3) 點對點、點對多點、對等、實時數(shù)據(jù)傳輸：H7118 GPRS DTU可以實現(xiàn)點～點、點～多點、中心～多點的對等數(shù)據(jù)傳輸，傳輸時延一般小于1秒。4) 永遠(yuǎn)在線：H7118 GPRS DTU一開機(jī)就能自動附著到GPRS網(wǎng)絡(luò)上，并與您的數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路，隨時收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)。5) 按流量計費：H7118 GPRS DTU一直在線，按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用，沒有數(shù)據(jù)流量的傳遞時，不收費用。6) 高速傳輸：GPRS網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度最快將達(dá)到160Kbps，速率的高低取決于移動運營商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，根據(jù)中國移動的網(wǎng)絡(luò)情況，目前可提供20~40Kbps的穩(wěn)定數(shù)據(jù)傳輸。7) 組網(wǎng)簡單、迅速、靈活：H7000移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以不依賴于運營商交換中心的數(shù)據(jù)接口設(shè)備，通過Interne