自動(dòng)氣象站原理與測(cè)量方法-文庫(kù)吧資料
2025-08-07 17:08本頁(yè)面
【正文】 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。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。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。 ?（ 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。 ? 測(cè)定電阻值就可知道溫度值。 ? (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。 ? 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。 ? 兩種內(nèi)部都有溫度補(bǔ)償電容，都不會(huì)因?yàn)橥饨鐪囟鹊淖兓箿y(cè)量值發(fā)生變化，保證了測(cè)量的精度。因?yàn)檫@種傳感器內(nèi)部有 5個(gè)電容，因此精度較高，目前我們采用的自動(dòng)站氣壓傳感器都是這種傳感器。而振筒式氣壓傳感器結(jié)構(gòu)上看起來(lái)較簡(jiǎn)單，分內(nèi)外筒，中間抽成真空，內(nèi)有一個(gè)激振線圈，還有一個(gè)拾振線圈，缺點(diǎn)是樣式難以突破，更換不方便。輸出的電信號(hào)通常有電壓、電阻、電流、頻率等。如何控制這個(gè)漂移就需要廠家按氣象的要求來(lái)生產(chǎn)傳感器。 ? （ 5）量程 —傳感器測(cè)量時(shí)能給出的最大范圍。過(guò)去常用的 ? 時(shí)間常數(shù)都是 I變化量達(dá)到 %的時(shí)候經(jīng)歷的時(shí)間 ,這個(gè)時(shí)間它是決定傳感器的反映速度快慢的一個(gè)重要參熟 .現(xiàn)在大多數(shù)都采用的響應(yīng)時(shí)間是達(dá)到%所需要的時(shí)間來(lái)作為響應(yīng)的時(shí)間 ,這樣可減少響應(yīng)的時(shí)間 ,縮短其滯后性。 ? （ 2）靈敏度 ? 所謂靈敏度就是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)態(tài)工作時(shí)，輸出量的變化值與輸入量的變化值之比，稱(chēng)為傳感器的靈敏度。 傳感器的特性 ?傳感器將輸入的被測(cè)量參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，這種輸出與輸入關(guān)系是傳感器的基本特性。輸出的電信號(hào)通常有：電壓、電阻、電容、電流、頻率等。 ?變換器：接受敏感元件輸出的信號(hào)，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出的器件。變換元件也稱(chēng)變換器，有時(shí)將變換器也作為傳感器的一部分。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換器組成。 ?此外，還可對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。 ?如果需要將觀測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離發(fā)送，可在設(shè)定程序控制下，通過(guò)發(fā)送設(shè)備定時(shí)進(jìn)行觀測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸，也可通過(guò)收發(fā)送設(shè)備進(jìn)行應(yīng)答式數(shù)據(jù)收集和傳輸。還將氣象要素值存入規(guī)定格式的定時(shí)數(shù)據(jù)文件中。（比如溫度，它采集到的是一個(gè)模擬量，是一個(gè)低壓信號(hào)，與溫度是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，那么在采集器里面經(jīng)過(guò)定標(biāo)處理后就轉(zhuǎn)化成實(shí)時(shí)的氣象溫度值了） ?如果配上微機(jī)終端可實(shí)時(shí)按設(shè)定的菜單將氣象要素值顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，并按規(guī)定的格式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)上。為了實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控，還須配置遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，將自動(dòng)氣象站與中心站聯(lián)接形成自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)。 第二章 結(jié)構(gòu)及工作原理 ? 組成 ?自動(dòng)站的種類(lèi)很多，但不管是哪一種，其組成與原理大致是相同的。截至 2022年，全國(guó)有 1000多個(gè)臺(tái)站使用了自動(dòng)氣象站，并實(shí)現(xiàn)了組網(wǎng)。 70年代初研制出 5臺(tái)無(wú)人自動(dòng)氣象站。如美國(guó)的（ ASOS）、日本的（ AMEDAS）、芬蘭的（ MILOS）和法國(guó)的（ MISTRAL）自動(dòng)化觀測(cè)系統(tǒng)等。 ? 第三代自動(dòng)氣象站： 70年代初，大量采用集成電路，實(shí)現(xiàn)了軟件模塊化、硬件積木化，單片微處理器的應(yīng)用使其具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、記錄和傳輸能力，并逐步投入業(yè)務(wù)使用。缺點(diǎn)：觀測(cè)要素少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度低。 ? 無(wú)人值守的自動(dòng)氣象站是一種全自動(dòng)的自動(dòng)氣象站，只含有能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量的氣象要素，要素的多少根據(jù)用戶(hù)的需要而定，可以定時(shí)或非定時(shí)的采集數(shù)據(jù)，直接遠(yuǎn)距離傳輸給用戶(hù)，也可以把此數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本站存儲(chǔ)器內(nèi)，定時(shí)回收處理。 ? 有人值守的自動(dòng)氣象站是一種人機(jī)結(jié)合的自動(dòng)氣象站，配有終端設(shè)備。 ?非實(shí)時(shí)自動(dòng)氣象站： 只能定時(shí)記錄和存儲(chǔ)觀測(cè)數(shù)據(jù)，但不能實(shí)時(shí)提供氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的自動(dòng)氣象站。世界氣象組織儀器和觀測(cè)方法委員會(huì)（ CIMO）把自動(dòng)氣象站分成提供實(shí)時(shí)資料的實(shí)時(shí)自動(dòng)氣象站和記錄資料供非實(shí)時(shí)分析用的非實(shí)時(shí)自動(dòng)氣象站兩類(lèi)。 ?主要技術(shù)性能指標(biāo) 自動(dòng)氣象站的主要技術(shù)性能指標(biāo)：測(cè)量要素及其測(cè)量范圍，數(shù)據(jù)采樣率，數(shù)據(jù)處理方法，準(zhǔn)確度，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，數(shù)據(jù)傳輸方式等。 按照規(guī)定公式自動(dòng)計(jì)算海平面氣壓、水汽壓、相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度等，以及所需的各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。 ? 隨著大量自動(dòng)氣象站建設(shè)投入使用，提升了我國(guó)地面氣象觀測(cè)站網(wǎng)的時(shí)空密度，對(duì)增強(qiáng)監(jiān)測(cè)、警報(bào)、預(yù)測(cè)能力，為科學(xué)研究、科學(xué)試驗(yàn)、天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測(cè)、人工影響天氣、城市環(huán)境氣
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