Датчик метеовеличин аэрологического радиозонда

Техническое решение (полезная модель) относится к устройствам для измерения метеовеличин, в частности, к конструкции устройства для измерения температуры и давления атмосферы движущимся аэрологическим радиозондом. Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в датчик метеовеличин аэрологического радиозонда, содержащий усилитель, коммутатор, основную измерительную цепь, состоящую из терморезистора и эталонного резистора, дополнительно вводятся два аналого-цифровых преобразователя, один из которых подключен к терморезистору, а другой подключен к эталонному резистору, дополнительно вводится вспомогательная измерительная цепь, состоящая из двух, последовательно соединенных сопротивлений, дополнительно вводится второй эталонный резистор, при этом усилитель выполнен в виде операционного усилителя тока, коммутатор выполнен в виде трехпозиционного переключателя, причем основная и вспомогательная цепи образуют мостовую схему, которая подключена питающей диагональю к выходу усилителя, а измерительной диагональю ко входу усилителя, образуя отрицательную обратную связь усилителя, и второе эталонное сопротивление одним контактом подключено к вспомогательной измерительной цепи между ее сопротивлениями, а вторым контактом подключено ко входу коммутатора, и два выхода коммутатора подключены к питающей диагонали мостовой схемы, а третий выход коммутатора выполнен в виде цепи холостого хода. 1 з.п.ф., 1 илл.

Техническое решение (полезная модель) относится к устройствам для измерения метеовеличин, в частности, к конструкции устройства для измерения температуры и давления атмосферы движущимся аэрологическим радиозондом.

Известен датчик метеовеличин аэрологического радиозонда, содержащий основную измерительную цепь, состоящую из терморезистора и эталонного резистора. [1].

Недостатком этого датчика метеовеличин аэрологического радиозонда являются его ограниченные функциональные возможности и низкая эффективность.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является датчик метеовеличин аэрологического радиозонда, содержащий усилитель, коммутатор, основную измерительную цепь, состоящую из терморезистора и эталонного резистора. [2].

Недостатком этого датчика метеовеличин аэрологического радиозонда являются его ограниченные функциональные возможности и низкая эффективность.

В основу данного технического решения положена задача создания такой конструкции датчика метеовеличин аэрологического радиозонда, которая позволит расширить его функциональные возможности и повысить его эффективность при измерении и вычислении метеовеличин.

Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в датчик метеовеличин аэрологического радиозонда, содержащий усилитель, коммутатор, основную измерительную цепь, состоящую из терморезистора и эталонного резистора, дополнительно вводятся два аналого-цифровых преобразователя, один из которых подключен к терморезистору, а другой подключен к эталонному резистору, дополнительно вводится вспомогательная измерительная цепь, состоящая из двух, последовательно соединенных сопротивлений, дополнительно вводится второй эталонный резистор, при этом усилитель выполнен в виде операционного усилителя тока, коммутатор выполнен в виде трехпозиционного переключателя, причем основная и вспомогательная цепи образуют мостовую схему, которая подключена питающей диагональю к выходу усилителя, а измерительной диагональю ко входу усилителя, образуя отрицательную обратную связь усилителя, и второе эталонное сопротивление одним контактом подключено к вспомогательной измерительной цепи между ее сопротивлениями, а вторым контактом подключено ко входу коммутатора, и два выхода коммутатора подключены к питающей диагонали мостовой схемы, а третий выход коммутатора выполнен в виде цепи холостого хода.

На фиг.1 изображен датчик метеовеличин аэрологического радиозонда.

Датчик метеовеличин аэрологического радиозонда содержит усилитель 1; коммутатор 2; основную измерительную цепь, состоящую из терморезистора R_т и эталонного резистора R_э; два аналого-цифровых преобразователя 3 и 4, один из которых подключен к терморезистору R_т, а другой подключен к эталонному резистору R _э; вспомогательную измерительную цепь, состоящая из двух, последовательно соединенных сопротивлений R₁ и R ₂; второй эталонный резистор R_э.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ

Датчик метеовеличин аэрологического радиозонда содержит усилитель 1; коммутатор 2; основную измерительную цепь, состоящую из терморезистора R_т и эталонного резистора R _э; два аналого-цифровых преобразователя (АЦП) 3 и 4, один из которых подключен к терморезистору R_т, а другой подключен к эталонному резистору R_э;

вспомогательную измерительную цепь, состоящая из двух, последовательно соединенных сопротивлений R₁ и R₂; второй эталонный резистор R_э. Усилитель 1 выполнен в виде операционного усилителя тока, коммутатор 2 выполнен в виде трехпозиционного переключателя, причем основная и вспомогательная цепи образуют мостовую схему 5, которая подключена питающей диагональю к выходу усилителя 1, а измерительной диагональю ко входу усилителя 1, образуя отрицательную обратную связь усилителя 1, и второе эталонное сопротивление R_э одним контактом подключено к вспомогательной измерительной цепи между ее сопротивлениями R₁ и R ₂, а вторым контактом подключено ко входу коммутатора 2, и два выхода коммутатора 2 подключены к питающей диагонали мостовой схемы 5, а третий выход коммутатора 2 выполнен в виде цепи холостого хода 6.

Оба АЦП 3 и 4 измеряют и преобразуют напряжения на резисторах R_т и R_э в цифровое и передают его в микроконтроллер, в котором вычисляется мощность подогрева резисторов R_т и R_э для последующего определения температуры и давления атмосферы.

Мостовая схема 5 совместно с усилителем 1 образует систему автоматической стабилизации сопротивления терморезистора R_т, что повышает быстродействие датчика и исключает погрешности. Трехпозиционный коммутатор 2 подключает эталонное сопротивление R_э параллельно сопротивлениям R₁ или R₂, или параллельно цепи холостого хода 6. При этом система автоматической стабилизации, образованная мостовой схемой 5 и усилителем 1, автоматически устанавливает три разных сопротивления R_т, что соответствует трем разным значениям мощности, выделяемой в терморезисторе R _т. Это позволяет совместить измерение температуры и давления атмосферы, исключая аддитивные погрешности, обусловленные солнечной радиацией, увлажнением, обледенением и конденсацией.

Таким образом предложенная конструкция датчика позволяет расширить функциональные возможности за счет измерения как температуры, так и давления атмосферы и повысить эффективность датчика метеовеличин аэрологического радиозонда за счет повышения точности и повышения быстродействия.

Источники информации

1. Н.А.Зайцева. «Аэрология», г.Ленинград, Гидрометиоиздат, 1990, стр.187-191.

2. Патент РФ 2162238. МПК: G01W 1/08 по заявке 99118410/28 от 25.08.1999 г. - прототип.

Датчик метеовеличин аэрологического радиозонда, содержащий усилитель, коммутатор, основную измерительную цепь, состоящую из терморезистора и эталонного резистора, отличающийся тем, что дополнительно вводятся два аналого-цифровых преобразователя, один из которых подключен к терморезистору, а другой подключен к эталонному резистору, дополнительно вводится вспомогательная измерительная цепь, состоящая из двух последовательно соединенных сопротивлений, дополнительно вводится второй эталонный резистор, при этом усилитель выполнен в виде операционного усилителя тока, коммутатор выполнен в виде трехпозиционного переключателя, причем основная и вспомогательная цепи образуют мостовую схему, которая подключена питающей диагональю к выходу усилителя, а измерительной диагональю - ко входу усилителя, образуя отрицательную обратную связь усилителя, и второе эталонное сопротивление одним контактом подключено к вспомогательной измерительной цепи между ее сопротивлениями, а вторым контактом подключено ко входу коммутатора, и два выхода коммутатора подключены к питающей диагонали мостовой схемы, а третий выход коммутатора выполнен в виде цепи холостого хода.