交替切换连续工作露-霜点仪及露-霜点连续测量方法技术

本发明专利技术公开了一种交替切换连续工作露

【技术实现步骤摘要】
交替切换连续工作露
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霜点仪及露
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霜点连续测量方法


[0001]本专利技术涉及电子信息
，具体的说，涉及一种交替切换连续工作露
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霜点仪及露
‑
霜点连续测量方法。

技术介绍

[0002]由于传统探空仪使用湿敏电容作为湿度测量传感器，而当前湿敏电容传感器的制作工艺和技术水平，只能保证相当湿度约2%RH的分辨率。对于像达到平流层高空的高度水平，大气中含水量极低，其相对湿度甚至远低于这个分辨率，导致对水汽含量测量的无效。
[0003]在对流层区域，由于降水、云雾等原因，也往往会引起湿敏电容的过饱和，也会导致测量无效。这种情况虽然不是时常发生，但是在观测中确实偶有碰到。这将造成气象探空资料的数据质量下降，有损气象业务的准确性。
[0004]国外研制成功的探空型霜点仪（简称CFH），具有低湿状况下测量的能力，但其无法回避过饱和而造成长的时间缺测的弊端。
[0005]为此，本专利技术提出一种交替切换连续工作露
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霜点仪，用以解决当前高空水汽含量准确测量的困难。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术存在的不足，解决高空低温、低压、低湿条件下，直接而准确地测量水汽含量的难题。
[0007]本专利技术的具体技术方案如下：本专利技术的一个技术方案是一种交替切换连续工作露
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霜点仪，包括控制处理通信模块、水汽测量模块和冷却模块；所述控制处理通信模块包括三个传感器和主控制器；所述三个传感器用于大气环境状况的采集，分别是空气温度传感器、空气压力传感器以及空气湿度传感器；所述三个传感器均电连接所述主控制器；所述主控制器的一个数据传输接口用于露
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霜点仪在标定阶段与计算机通信，完成标定操作和初始值设置，以及用于将测量到的露
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霜点温度及重要附加资料传送到发射机，以无线形式发送到地面接收机与处理计算机终端；所述主控制器电连接一冷端参考温度测量传感器，用于测量冷镜镜面温度的热电偶传感器冷参考端；所述主控制器连接至少一个驱动模块，用于加热驱动所需；所述水汽测量模块包括两个综合水汽感测传感器，每个综合水汽感测传感器包括光电检测模块、采样通气管道、冷镜部件；所述光电检测模块用于红外发射、接收与数字处理，所述光电检测模块中嵌入用于加热清除水凝物的电热丝，所述电热丝电连接所述驱动模块；所述采样通气管道与大气直通，用于将水汽感测传感器与太空或大气中辐射的光
和热隔离开来，避免影响红外检测效果；所述冷镜部件包括金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构、涡流加热线圈以及镜面温度测量传感器；所述涡流加热线圈分别设置于所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构上，所述涡流加热线圈电连接所述驱动模块，用于将控制处理通信模块输出的交流电流，转换为磁力线通过靠近镜面端的交变磁场，形成涡流，进而产生热量，以迅速加热镜面；所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构上均设置有镜面温度测量传感器；所述冷却模块包括泡沫绝热盒，所述泡沫绝热盒用于存放液态冷凝剂，所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构的一端插入于所述泡沫绝热盒中。
[0008]进一步，所述无氧铜热交换金手指
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镜面结构是采用无氧铜制作成的热交换导体与镀金镜面的一体化结构体。
[0009]进一步，所述驱动模块设为两个，其中一个驱动模块包括两个通道，作为两个光电检测模块中的电热丝直流驱动；另一个驱动模块也包括两个通道，作为所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构上所述涡流加热线圈的交流驱动。
[0010]进一步，所述镜面温度测量传感器则是体积小的热电偶温度传感器，嵌入到所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构的镜面中或焊接于所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构的镜面上。
[0011]进一步，所述液态冷凝剂冷凝温度低于
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85℃。
[0012]本专利技术的另一技术方案是一种露
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霜点连续测量方法，包括以下步骤：采集环境中的空气温度、气压、空气湿度数据；根据采集的空气温度、气压、空气湿度数据预测露霜点温度范围；控制一边进行镜面水凝物清除，另一边进行冷凝控制与露霜点测量获得露霜点，控制两边轮换交替与并行作业，循环往复，获得垂直廓线的大气露霜点温度Tdf。
[0013]作为优选，所述根据采集的空气温度、气压、空气湿度数据预测露霜点温度范围包括以下步骤：按照下式计算露点温度：式中，T
d
为露点温度，Ta为采集的温度数值，Ha为采集的湿度数值，log为以10为底的对数函数；根据露点温度T
d
计算得到第一控制目标温度T
dHT
；根据相对湿度划分若干测量区域，采用露点温度计算式计算每个测量区域的露点温度，该露点温度为第二控制目标温度T
dHT1
；
若不是首次测量，根据上次测量的露霜点温度计算得到第三控制目标温度T
dHT2
；对第一控制目标温度T
dHT
、第二控制目标温度T
dHT1
、第三控制目标温度T
dHT2
进行最小值计算得到最终测量露霜点的控制目标温度T
dHTm
。
[0014]作为优选，另一边进行冷凝控制与露霜点测量获得露霜点，包括以下步骤：根据所述最终测量露霜点的控制目标温度，完成镜面冷凝过程；检测镜面由洁净到露霜凝结的时刻的镜面温度，作为当时大气条件下的露霜点温度。
[0015]作为优选，根据所述最终测量露霜点的控制目标温度，完成镜面冷凝过程包括以下步骤：根据当前大气温度和最终测量露霜点的控制目标温度T
dHTm
，设置冷凝强度和时间，冷凝，检测是否冷凝成功，若否，则继续冷凝至冷凝成功。
[0016]作为优选，所述控制一边进行镜面水凝物清除，包括以下步骤：智能镜面检测：向镜面发射强度为TX
IR
的检测红外线，根据接收镜面反射的红外线信号计算得到若干反射率信号RX
IR
，将若干反射率信号RX
IR
整理为序列RX
IR (n)，对所述序列RX
IR (n)求导，得到反射率导数系列dRX
IR /dt (n)，基于时刻n对序列RX
IR (n)和dRX
IR /dt (n)进行逻辑判断：当反射率信号RX
IR
不小于阈值TH，且反射率导数dRX
IR /dt (n)为正，也不小于阈值TH本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种交替切换连续工作露
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霜点仪，其特征在于，包括控制处理通信模块、水汽测量模块和冷却模块；所述控制处理通信模块包括三个传感器和主控制器；所述三个传感器用于大气环境状况的采集，分别是空气温度传感器、空气压力传感器以及空气湿度传感器；所述三个传感器均电连接所述主控制器；所述主控制器的一个数据传输接口用于露
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霜点仪在标定阶段与计算机通信，完成标定操作和初始值设置，以及用于将测量到的露
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霜点温度及重要附加资料传送到发射机，以无线形式发送到地面接收机与处理计算机终端；所述主控制器电连接一冷端参考温度测量传感器，用于测量冷镜镜面温度的热电偶传感器冷参考端；所述主控制器连接至少一个驱动模块，用于加热驱动所需；所述水汽测量模块包括两个综合水汽感测传感器，每个综合水汽感测传感器包括光电检测模块、采样通气管道、冷镜部件；所述光电检测模块用于红外发射、接收与数字处理，所述光电检测模块中嵌入用于加热清除水凝物的电热丝，所述电热丝电连接所述驱动模块；所述采样通气管道与大气直通，用于将水汽感测传感器与太空或大气中辐射的光和热隔离开来，避免影响红外检测效果；所述冷镜部件包括金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构、涡流加热线圈以及镜面温度测量传感器；所述涡流加热线圈分别设置于所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构上，所述涡流加热线圈电连接所述驱动模块，用于将控制处理通信模块输出的交流电流，转换为磁力线通过靠近镜面端的交变磁场，形成涡流，进而产生热量，以迅速加热镜面；所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构上均设置有镜面温度测量传感器；所述冷却模块包括泡沫绝热盒，所述泡沫绝热盒用于存放液态冷凝剂，所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构的一端插入于所述泡沫绝热盒中。2.按照权利要求1所述的交替切换连续工作露
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霜点仪，其特征在于，所述无氧铜热交换金手指
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镜面结构是采用无氧铜制作成的热交换导体与镀金镜面的一体化结构体。3.按照权利要求1所述的交替切换连续工作露
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霜点仪，其特征在于，所述驱动模块设为两个，其中一个驱动模块包括两个通道，作为两个光电检测模块中的电热丝直流驱动；另一个驱动模块也包括两个通道，作为所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构上所述涡流加热线圈的交流驱动。4.按照权利要求1所述的交替切换连续工作露
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霜点仪，其特征在于，所述镜面温度测量传感器则是体积小的热电偶温度传感器，嵌入到所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构的镜面中或焊接于所述金手指
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镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指
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镜面结构的镜面上。5.按照权利要求1所述的交替切换连续工作露
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霜点仪，其特征在于，所述液态冷凝剂冷凝温度低于
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85℃。6.一种露
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霜点连续测量方法，其特征在于，使用如权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：姚振东，张雄杰，张彬，黄小静，王烁，郑向东，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：