自動(dòng)氣象站原理與測(cè)量方法(編輯修改稿)
2024-08-28 17:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 差和缺陷 ? 1）校準(zhǔn)漂移值 — 基點(diǎn)漂了或沒(méi)有漂不好確定（在日常工作中難以發(fā)現(xiàn)） ? 2）溫度的影響 — 環(huán)境溫度的影響較大 ? 3）電磁干擾的影響 — 在使用這種電信號(hào)測(cè)量氣壓的傳感器一般受電磁干擾是避免不了的，應(yīng)該采取屏蔽措施才行。 ? 4）運(yùn)行方式的影響 — 不同的運(yùn)行方式會(huì)得到不同的結(jié)果。 溫度傳感器 用來(lái)測(cè)量氣溫的傳感器有很多 ,有電的和非電的如我們?nèi)斯び玫牟ＡО?，自?dòng)站使用的主要有以下 2種 ? (1)鉑電阻 — 在我國(guó)所有的自動(dòng)站系列中溫度傳感器均采用的是鉑電阻。 ? (2)熱敏電阻 — 在美國(guó)普遍所有此傳感器 ? （ 1）鉑電阻 ? 我國(guó)采用的測(cè)溫傳感器也是從芬蘭引進(jìn)，我們國(guó)家測(cè)量濕度的傳感器不太理想，引進(jìn)芬蘭的這個(gè)傳感器溫濕度不是做在一起的。 ? 鉑電阻和溫度的關(guān)系也即電阻與溫度的關(guān)系用以下公式來(lái)表示： ? RT=R0（ 1+αt+βt2) ? 其中 ? R0為 0℃ 時(shí)的金屬電阻（ ） Rt為溫度 t℃ 時(shí)的溫度 ? A和 b為電阻的一次和二次項(xiàng)電阻溫度系數(shù)。 ? 測(cè)定電阻值就可知道溫度值。從電阻與溫度的關(guān)系式就可以知道鉑電阻是隨著環(huán)境溫度的變化而變化，這種測(cè)量方法是用恒流源的方式，電流在電路中是不變的，這種測(cè)量方法還消除了導(dǎo)線測(cè)量的影響。 ?（ 2）熱敏電阻 ? 熱敏電阻的阻值與絕對(duì)溫度 T的依賴(lài)關(guān)系可以用下式表示： ? Rt=Aeb/t ? A b是元件系數(shù)， A的大小反映了元件的電阻大小， b的大小反映了 Rt對(duì)溫度的靈敏度。熱敏電阻隨溫度的增加而在減小。熱敏電阻與鉑電阻等金屬傳感器相比，有一些優(yōu)點(diǎn)，一個(gè)是有較大的溫度系數(shù)，靈敏度較大，半導(dǎo)體材料元件優(yōu)于金屬，電阻可以做得很小。不僅慣性小，響應(yīng)快，而且價(jià)格比較低廉，所以在國(guó)外普遍用熱敏電阻做為自動(dòng)站的溫度感應(yīng)元件。它的缺點(diǎn)是非線性大，穩(wěn)定性不如鉑電阻，復(fù)合性也比較差，所以給大的精密儀器來(lái)進(jìn)行測(cè)量比較困難。 濕度傳感器 ? (1)高分子薄膜濕敏電容 ? (2)干濕球傳感器 ? 第 (1)種是一種普遍使用的傳感器，而干濕球由于在 5度以下就不好使用，所以自動(dòng)站常用的是第（ 1）種。 ? 第（ 1）種的測(cè)濕原理是在外界相對(duì)濕度變化時(shí)，作為感應(yīng)膜的高分子聚合物能對(duì)水汽分之進(jìn)行吸收和釋放，其介電常數(shù)隨之變化，促使?jié)衩綦娙萘堪l(fā)生變化，電容變化過(guò)程中具有一個(gè)頻率的變化，前面講過(guò)電容都是接在電路中，頻率變化就產(chǎn)生了電壓值，電壓值與相對(duì)濕度的變化對(duì)應(yīng)是 1： 1，為便于測(cè)量，這個(gè)變化值用放大電路放大出來(lái)，對(duì)電路要求要高一些，使模擬電壓放大后盡量要與相對(duì)濕度擬合程度高一些，這樣才能使測(cè)量值真實(shí)地反映客觀實(shí)際。 ?濕敏電容的誤差 ?濕敏電容具有較好的線性度，濕度系數(shù)小，響應(yīng)速度快。在相對(duì)濕度 80%以下測(cè)濕的精度在 3%左右。在 10度以?xún)?nèi)，它比毛發(fā)濕度測(cè)濕準(zhǔn)確。但在高濕時(shí)誤差較大，尤其在高溫高濕環(huán)境中測(cè)量誤差更大。 ? （ 2）干濕球傳感器測(cè)濕原理，大家對(duì)這種測(cè)濕早就熟悉，不論是玻璃的還是金屬做的干濕球傳感器的測(cè)濕原理都是一樣的， 2支相同的溫度表，一支做為干球，另一支包上紗布，紗布寢在蒸餾水中，再將蒸餾水通過(guò)紗布吸附到球部，就成了濕球，通過(guò) 2支溫度表觀測(cè)的差值查算常用表或計(jì)算出相對(duì)濕度。 ?干濕球測(cè)濕的誤差 ?不同氣溫下，干球或濕球溫度誤差 ，引起相對(duì)濕度的誤差隨溫度的降低而增大，尤其在零下 30度以后，誤差就更大，在零上溫度隨溫度的增高，相對(duì)濕度的誤差在正負(fù) 1%，所以在臺(tái)站自動(dòng)站使用的都是濕敏傳感器，主要的就是避免干濕球傳感器在零下結(jié)冰時(shí)產(chǎn)生的過(guò)大誤差。 風(fēng)向、風(fēng)速傳感器 ? （ 1）風(fēng)向 ? 在風(fēng)向標(biāo)的軸承上有一個(gè)七位的格雷碼盤(pán)，當(dāng)風(fēng)向標(biāo)隨著外界自然風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，格雷碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度的度數(shù)可以換算成二進(jìn)制的數(shù)字信號(hào)進(jìn)去，大家知道，二進(jìn)制就是 0和 1，而風(fēng)向的電路上采用的是二極管，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到有光時(shí)，二極管發(fā)亮，此時(shí)規(guī)定 0，當(dāng)暗時(shí)，二極管不亮，規(guī)定為 1，那么大家永遠(yuǎn)記住， 0+1=0， 1+1=0， 1+0=1， 0+1=1，二進(jìn)制通過(guò)數(shù)據(jù)總線輸出，格雷碼最大的優(yōu)點(diǎn)是它轉(zhuǎn)換成的二進(jìn)制與實(shí)際風(fēng)的來(lái)向是一一對(duì)應(yīng)的，它永遠(yuǎn)都不會(huì)亂跳，格雷碼的分辯率是 3度，我們氣象上要求的精度達(dá)到 10度就可以了，所以它的精度還是較高的，這就風(fēng)向的測(cè)量原理。 （ 2）風(fēng)速傳感器 ?工作原理 多齒光盤(pán)固定在風(fēng)杯軸上，光盤(pán)上面裝有發(fā)光二極管，下面裝有光敏三極管。當(dāng)風(fēng)杯帶著光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光敏三極管時(shí)而導(dǎo)通時(shí)而截止，這樣就能得到與風(fēng)杯轉(zhuǎn)速成正比的頻率信號(hào)。由計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，經(jīng)轉(zhuǎn)換就可得到實(shí)際的風(fēng)速。 雨量傳感器 ? 翻斗式雨量傳感器工作原理 — 臺(tái)站普遍使用的 . ? 結(jié)構(gòu) 主要有承水器、上翻斗、限位調(diào)節(jié)螺絲、節(jié)流管、干簧管、匯集漏斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗、定位螺絲、底座等 ? 工作原理： 當(dāng)有降水時(shí)，節(jié)流管接到到一定的量流到干簧管處時(shí)，干簧管下的電磁閥開(kāi)關(guān)就閉合一次，這時(shí)計(jì)數(shù)翻斗就翻一次，我國(guó)規(guī)定降水分辯率為 ，因此計(jì)一次為 。 ? 翻斗式雨量傳感器的誤差 ? 理想情況下翻斗
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