探空气球净举力检测控制装置及其检测控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种探空气球净举力检测控制装置，包括检测平台、数据采集设备、数据处理设备、充气调节设备，检测平台用于在其上部盛放气球、充气管路和充气配件，数据采集设备的上部安装有检测平台以采集检测平台的受力，充气调节设备用于调节向气球内充注的充气量，数据处理设备分别与数据采集设备、充气调节设备通信连接，用于将检测平台的受力的测量值和设定值进行比较以调节充气调节设备，本发明专利技术还涉及一种探空气球净举力检测控制装置的检测控制方法，本发明专利技术可保证探空气球净举力测量的准确性，实现控制方式的自动化，避免因人员个体差异造成的测量误差。

Detection and control device for net lift force of sounding balloon and its detection and control method

The invention relates to a detection and control device for the net lift force of a sounding balloon, which comprises a detection platform, a data acquisition device, a data processing device, and an inflatable regulating device. The detection platform is used for holding and discharging balloons, inflatable pipelines and inflatable fittings on the upper part of the sounding balloon, and the upper part of the data acquisition device is provided with a detection platform to collect and test the acceptan The data processing equipment communicates with the data acquisition equipment and the inflatable regulating equipment respectively, and is used to compare the measured value and the set value of the force on the testing platform to adjust the inflatable regulating equipment. The invention also relates to the detection of the net lift force of the sounding balloon. The detection and control method of the control device can ensure the accuracy of the net lift force measurement of the sounding balloon, realize the automation of the control mode, and avoid the measurement error caused by individual differences of personnel.

【技术实现步骤摘要】
探空气球净举力检测控制装置及其检测控制方法
本专利技术涉及一种探空气球净举力检测控制装置及其检测控制方法。
技术介绍
在探空气球的施放过程中，需要对其净举力进行控制。净举力的大小影响探空气球的飞升速度。由于探空气球携带的传感器具有一定的时间常数，如果净举力过大，则探空气球的飞升速度会过快，导致实际测量点与传感器的响应时间无法对应上。而如果净举力过小，则探空气球的飞升速度过慢，探空气球可能无法达到所需要的高度，影响该高度上数据的采集。由此可见，净举力是一个非常重要的指标。现在的净举力的检测与控制是依靠施放人员的经验进行控制，检测通常采用挂重物测量或用弹簧秤测量的方法，其测量与控制不是很科学，实际净举力值还可能大于测量值，而且操作复杂、很难做到对净举力的有效控制。针对上述技术问题，本专利技术提供了一种探空气球净举力检测控制装置及其检测控制方法。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题探空气球在施放前，应对每一个气球的净举力都进行检测和控制，减少人为因素的影响。因此本专利技术提供一种探空气球净举力检测控制装置及其检测控制方法，以解决目前探空气球净举力检测及控制过程中出现的测量结果不准确、操作复杂、依靠经验、难以对净举力做到有效控制等技术问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种探空气球净举力检测控制装置，包括检测平台、数据采集设备、数据处理设备、充气调节设备；所述检测平台用于在其上部盛放气球、充气管路和充气配件，所述数据采集设备的上部安装有所述检测平台以采集所述检测平台的受力，所述充气调节设备用于调节向所述气球内充注的充气量；所述数据处理设备分别与所述数据采集设备、所述充气调节设备通信连接，用于将所述检测平台的受力的测量值和设定值进行比较以调节所述充气调节设备。优选地，检测平台为一盛放装置，其足以放置气球、充气管路和充气配件，检测平台优选为一平板或托盘。优选地，数据采集设备为力传感器，优选地数据采集设备为压力传感器。优选地，力传感器与计算机通过A/D转换器进行通信连接。优选地，数据处理设备为计算机、单片机、云平台、移动客户端，优选为计算机。数据处理设备接收力传感器传送的数据并可选择性地将数值显示在力显示表上，另外数据处理设备还可以控制充气调节设备，例如开启或关闭充气调节设备、增大或减小单位时间的充气量等。充气调节设备也可人工进行控制。优选地，所述气球为探空气球，其可以是单球，也可以是外球套内球的双球，也可以是多层嵌套的气球，也可以是多个探空气球并联，气球内充注的气体的密度低于空气，例如，可以是氢气、氦气，优选为氢气。优选地，所述检测平台置于所述数据采集设备的上部，数据采集设备去皮后可测量气球、充气管路和充气配件的重量。优选地，所述数据处理设备用于将需要的净举力设定和保存为净举力设定值Aset，并根据公式(2)计算所述设定值并将所述设定值保存为设定测量值Fset；所述数据采集设备在所述充气调节设备开启向所述气球充气后，采集所述测量值，并将所述测量值作为实时测量值Fcur传送至所述数据处理设备；所述数据处理设备比较实时测量值Fcur和所述设定测量值Fset的大小，当实时测量值Fcur不大于所述设定测量值Fset时，关闭所述充气调节设备，所述数据处理设备根据公式(1)计算净举力实时值Acur并保存此时的净举力实时值Acur和实时测量值Fcur，其中，Fcur＝W﹢M－Acur(1)；Fset＝W﹢M－Aset(2)；Fcur，实时测量值，单位：牛顿；Fset，设定测量值，单位：牛顿；W﹢M，气球、充气管路和充气配件重量之和，为已知数，单位：牛顿；Acur，净举力实时值，单位：牛顿；Aset，净举力设定值，单位：牛顿。优选地，所述充气配件为充气嘴和平衡器，所述充气嘴连接所述气球的充气口，向所述气球提供充气的接口，所述平衡器的出口连接所述充气嘴，所述平衡器的进口通过所述充气管路连接所述充气调节装置，其中，所述平衡器和所述充气管路的总重量为W，所述气球和所述充气嘴的总重量为M。所述平衡器用以固定所述气球的位置并减少静电的产生。优选地，所述探空气球净举力检测控制装置还包括数据显示设备，所述数据显示设备用于实时显示所述净举力实时值Acur。优选地，所述数据显示设备为力显示表，具体可以是液晶屏、电子墨水屏、CRT显示屏等。优选地，所述充气调节设备为电磁阀，所述电磁阀根据指令开启或停止对气球充气。探空气球净举力检测控制装置启动后，开启电磁阀向气球充气，当实时测量值Fcur不大于所述设定测量值Fset时，数据处理设备或人员关闭所述充气调节设备，停止向气球充气。优选地，所述充气调节设备为并联设置的第一电磁阀和第二电磁阀，所述气球包括内球和外球，所述第一电磁阀设置于所述内球的充气管路上，所述第二电磁阀设置于所述外球的充气管路上。优选地，所述数据处理设备根据第一净举力设定值Aset1、第二净举力设定值Aset2和公式(2)、公式(3)计算并保存第一设定测量值Fset1和第二设定测量值Fset2，其中，Fset2＝Fset1－Aset2(3)；所述第一电磁阀在实时测量值Fcur不大于所述第一设定测量值Fset1时停止对所述内球充气，所述数据处理设备保存此时的净举力实时值Acur1和实时测量值Fcur1，开启所述第二电磁阀，所述第二电磁阀在实时测量值Fcur不大于所述第二设定测量值Fset2时停止对所述外球充气，所述数据处理设备保存此时的净举力实时值Acur2和实时测量值Fcur2。一种上述探空气球净举力检测控制装置的检测控制方法，包括如下步骤：(a)在所述数据处理设备中设置净举力设定值Aset并保存，所述数据处理设备根据公式(2)计算并保存设定测量值Fset；(b)开启所述充气调节设备，对所述气球进行充气，所述数据采集设备采集实时测量值Fcur并将其传送至所述数据处理设备；(c)所述数据处理设备比较实时测量值Fcur和所述设定测量值Fset的大小；(d)当实时测量值Fcur不大于所述设定测量值Fset时，关闭所述充气调节设备，并保存此时的净举力实时值Acur和实时测量值Fcur。上述探空气球净举力检测控制装置的检测控制方法，在步骤(b)-(d)中还包括步骤(e)：(e)根据公式(1)计算并将净举力实时值Acur在所述数据显示设备上实时显示。一种探空气球净举力检测控制装置的检测控制方法，包括如下步骤：(a)在所述数据处理设备中设置第一净举力设定值Aset1和第二净举力设定值Aset2并保存，所述数据处理设备根据第一净举力设定值Aset1、第二净举力设定值Aset2和公式(2)、公式(3)计算并保存第一设定测量值Fset1和第二设定测量值Fset2；(b)开启所述第一电磁阀，对所述内球进行充气，所述数据采集设备采集实时测量值Fcur并将其传送至所述数据处理设备；(c)所述数据处理设备比较实时测量值Fcur和所述第一设定测量值Fset1的大小；(d)当实时测量值Fcur不大于所述第一设定测量值Fset1时，关闭所述第一电磁阀，并保存此时的净举力实时值Acur1和实时测量值Fcur1，开启第二电磁阀对所述外球进行充气；(e)当实时测量值Fcur不大于所述第二设定测量值Fset2时，关闭所述第二电磁阀，并保存此时的净举力实时值Acur2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种探空气球净举力检测控制装置，包括检测平台、数据采集设备、数据处理设备、充气调节设备；所述检测平台用于在其上部盛放气球、充气管路和充气配件，所述数据采集设备的上部安装有所述检测平台以采集所述检测平台的受力，所述充气调节设备用于调节向所述气球内充注的充气量；所述数据处理设备分别与所述数据采集设备、所述充气调节设备通信连接，用于将所述检测平台的受力的测量值和设定值进行比较以调节所述充气调节设备。

【技术特征摘要】
1.一种探空气球净举力检测控制装置，包括检测平台、数据采集设备、数据处理设备、充气调节设备；所述检测平台用于在其上部盛放气球、充气管路和充气配件，所述数据采集设备的上部安装有所述检测平台以采集所述检测平台的受力，所述充气调节设备用于调节向所述气球内充注的充气量；所述数据处理设备分别与所述数据采集设备、所述充气调节设备通信连接，用于将所述检测平台的受力的测量值和设定值进行比较以调节所述充气调节设备。2.根据权利要求1所述的探空气球净举力检测控制装置，其特征在于，所述数据处理设备用于将需要的净举力设定和保存为净举力设定值Aset，并根据公式(2)计算所述设定值并将所述设定值保存为设定测量值Fset；所述数据采集设备在所述充气调节设备开启向所述气球充气后，采集所述测量值，并将所述测量值作为实时测量值Fcur传送至所述数据处理设备；所述数据处理设备比较实时测量值Fcur和所述设定测量值Fset的大小，当实时测量值Fcur不大于所述设定测量值Fset时，关闭所述充气调节设备，所述数据处理设备根据公式(1)计算净举力实时值Acur并保存此时的净举力实时值Acur和实时测量值Fcur，其中，Fcur＝W﹢M－Acur(1)；Fset＝W﹢M－Aset(2)；Fcur，实时测量值，单位：牛顿；Fset，设定测量值，单位：牛顿；W﹢M，气球、充气管路和充气配件重量之和，为已知数，单位：牛顿；Acur，净举力实时值，单位：牛顿；Aset，净举力设定值，单位：牛顿。3.根据权利要求2所述的探空气球净举力检测控制装置，其特征在于，所述充气配件为充气嘴和平衡器，所述充气嘴连接所述气球的充气口，向所述气球提供充气的接口，所述平衡器的出口连接所述充气嘴，所述平衡器的进口通过所述充气管路连接所述充气调节装置，其中，所述平衡器和所述充气管路的总重量为W，所述气球和所述充气嘴的总重量为M。4.根据权利要求2所述的探空气球净举力检测控制装置，其特征在于，还包括数据显示设备，所述数据显示设备用于实时显示所述净举力实时值Acur。5.根据权利要求1所述的探空气球净举力检测控制装置，其特征在于，所述充气调节设备为电磁阀，所述电磁阀根据指令开启或停止对气球充气。6.根据权利要求2所述的探空气球净举力检测控制装置，其特征在于，所述充气调节设备为并联设置的第一电磁阀和第二电磁阀，所述气球包括内球和外球，所述第一电磁阀设置于所述内球的充气管路上，所述第二电磁阀设置于所述外球的充气管路上。7.根据权利要求6所述的探空气球净举力检测控制装置，其特征在于，所述数...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷勇，杨荣康，曹晓钟，郭启云，赵培涛，文思正，谌志鹏，
申请(专利权)人：中国气象局气象探测中心，中国化工株洲橡胶研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11