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目前我军探空仪的型号很多,而某一型号探空仪只能使用专用的检查器进行基值测定,造成装备配套使用一种探空仪,就必须增加同型探空仪检查设备,同型设备配置重复;另一方面,高空气象探测装备探测实施前需要进行地面气象要素观测,而各型探空仪基值测定检查设备中都包括温度、气压和湿度传感器,但由于设置位置和测量功能等原因,都不能代替地面观测设备,造成高空气象探测装备还需单独配置野战气象仪等地面观测设备,上述两方面的问题,既极大增高了装备成本,又影响了装备展开速度。
鉴于此,本文提出了研制多功能气象探空仪通用综合检查仪的设想,基本设计指导思想是研制一部可完成我军现装备所有型号探空仪基值测定和检查,能进行地面综合观测,具有数据传输通信能力的小型化、数字化探空仪检查仪。
本文主要做了如下的研究工作:
(1)根据检查仪的测量指标,对测量气温、湿度、气压、地温、电阻R0等要素的传感器和AD转换器进行选型,设计并实现了的信号采集电路,将对应的气象信号变换为数字信号,通过数字接口传给主控电路。
(2)根据检查仪的功能和功耗指标,设计并实现了基于DSP+FPGA的主控电路,该电路主要实现接收信号的处理、存储和显示,并通过RS232接口与外界气象信号采集车进行通信。
(3)自行设计并实现了三风杯式风速传感器和风标式风向传感器,基于MSP430F149单片机,应用双轴磁阻传感器和绝对式旋转编码器实现了风向测量的自动定北的功能。并能将风速风向信息通过一定的通信协议传输给主控电路。
(4)设计并实现了各种型号探空仪的供电电路,由12V,10A·h的摩托车电源供电(+3V,200mA),(+5V,200mA)(±12V,200mA),(+18V,150mA),(+30V,150mA)五组电源输出,效率均在50%以上。
(5)对检查仪的性能进行测试,将其测量指标与标准测量值进行对比,采用分段线性插值的方法对本检查仪进行修正,测量精度基本满足要求。