专利名称：一种铁塔气象参数测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气象参数测量仪，具体涉及一种铁塔气象参数测量仪，主要 用于大气扩散实验中。
背景技术：
在研究环境大气迁移规律的大气扩散实验中，风速、风向、温度是三个必测的气象 参数，特别是在竖有铁塔的大气扩散实验中，测量从地面到100米高度范围内的风速廓线 以及垂直温度梯度，对于确定大气的热力稳定度，了解温度场的空间分布和时间上的变化， 摸清抑制污染物稀释扩散的逆温情况，正确评价该地区潜在污染物的水平，有着十分重要 的意义。由于测量高度的要求，普通的气象参数测量仪无法直接使用，比如对防雷击的要 求，对信号传输抗干扰能力的要求等，这些都是需要考虑的，因此我们需要一种适用在100 米铁塔上的气象参数测量仪，以保证使用的安全性、稳定性及准确性。
发明内容本实用新型目的是提供一种温度测量分辨率和精度高、抗干扰能力强、稳定性好、 全自动的铁塔气象参数测量仪。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种铁塔气象参数测量仪，包括 由风速、风向、温度三个传感器构成的测量装置，以及接收处理所述测量装置信号的主控制 器，所述主控制器输出与显示器连接，所述测量装置有3 7组，间隔分布于铁塔上，每一组 所述测量装置输出信号经一光电耦合电路与一输入接口连接，经STD总线与所述主控制器 连接，所述主控制器通过并行接口与打印机连接。上述技术方案中，所述风速传感器、风向传感器及温度传感器组成一组测量装置， 安装于铁塔的某一个高度层用来测量这一高度的气象参数，在100米的铁塔高度内分布 3 7组所述测量装置，测量不同高度的气象参数；其中，每一组中的风向传感器采用现有 技术中的D/F转换电路，将并行数字信号变换成串行频率信号，解决并行数字信号不能长 距离传输的问题。采集后的风速、风向、温度信号通过光电耦合电路传输，进行光电隔离，实 现抗雷击的功能，同时提高系统的抗干扰能力和可靠性，主控制器在接收到传感器信号后， 可通过并行接口直接驱动打印机打印测量数据。上述技术方案中，所述主控制器包括处理器模块、输入接口模块及输出接口模块， 每一模块分别设置于一对应的板卡上。每一块独立的板卡，插在STD总线机箱中组成一个 完整的系统，使系统具有很强和抗干扰能力，扩充和维护方便快捷，可以在较恶劣的环境中 长时间连续稳定可靠地运行。上述技术方案中，所述主控制器经串行接口与计算机连接，将测量数据发送到计 算机中存储和处理。上述技术方案中，所述温度传感器为石英晶体传感器，其外设有辐射防护罩，所述辐射防护罩内设有轴流风机。温度传感器配备辐射防护罩可以消除太阳辐射的影响，同时 安装轴流风机通风，使温度传感器的测量分辨率及精度得到提高。上述技术方案中，所述显示器由16个LED数码管及21个LED指示灯组成，所述显 示器上设有电源开关，在低功耗工作时可关闭显示器以节省能耗，不影响气象参数的连续测量。上述技术方案中，包括一 UPS电源，所述UPS电源与所述主控制器电源端连接。由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有的优点是1、由于本实用新型通过在100米的铁塔上间隔布置3 7组由风速、风向及温度 三个传感器组成的测量装置，测量不同高度上的气象数据，并通过光电耦合电路传输至主 控制器处，由主控制器经并行接口直接驱动打印机打印测量数据，实现铁塔气象数据的连 续测量，且进行光电分离，防止高空中的雷电击损，保护测量装置的正常工作；2、温度传感器置于一辐射防护罩内，用来消除太阳辐射的影响，同时配备轴流风 机通风，有利于提高测量的分辨率及精度；3、采用STD工业总线结构和模块化设计，主控制器被分为处理器模块、输入接口 模块及输出模块，分别安装于独立的板卡上，插装在STD总线机箱内，使系统具有很强的抗 干扰能力，扩充和维护方便快捷，可以在较恶劣的环境中长时间连续稳定可靠地运行；4、主控制器可经串行接口与计算机连接，便于对测量数据的存储及处理；5、显示器单独设有开关，在低功耗工作时可关闭显示器以节省能耗，且不影响气 象参数的连续测量。
图1是本实用新型实施例一的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例一参见图1所示，一种铁塔气象参数测量仪，包括由风速、风向、温度三个 传感器构成的测量装置，以及接收处理所述测量装置信号的主控制器，所述主控制器输出 与显示器连接，所述测量装置有7组，间隔分布于铁塔不同高度上，每一组所述测量装置输 出信号经一光电耦合电路与一输入接口连接，经STD总线与所述主控制器连接，所述主控 制器通过并行接口与打印机连接，经串行接口与计算机连接，主控制器的电源端连接一 UPS 电源，作为备用电源。 在本实施例中，风速、风向传感器采用的是天津海洋仪器厂生产的EL15-1型杯式 风速传感器和EL15-2型风向传感器；风速传感器启动风速0. 3m/s，分辨率0. 05m/s，精度 士0.3m/s，最大抗风强度70m/s ；风向传感器将360°分为16个方位，分辨率2. 5°，精度 士5°。风速、风向传感器内部设有加热装置，可以保证在高寒地区的冬季也能正常工作。 风向传感器输出的是脉冲信号，经过驱动可以用一根信号线进行长距离传输，而风向传感 器输出的是8位格雷码(Gray code)，它是并行数字信号，需要8根信号线且不能长距离传 输，因此将它变换为频率信号进行传输；8位格雷码有1 个值，用32768Hz的频率进行变 换，除0之外，最小的值对应128Hz，最大值对应32640Hz，相邻两个数的频率相差128Hz，这样就有士64Hz的容错余量，具有很强的抗干扰能力，在传输过程中即使有瞬间的干扰脉冲 串入，也能保证传输值的正确。温度传感器采用自行研制的石英晶体温度传感器，测量范 围-30°C +50°C，分辨率士0.01°C，精度彡士0. 15°C，其输出信号是频率信号。温度传感 器安装在辐射防护罩内以消除太阳及其它物体热辐射的影响，同时辐射防护罩内配有轴流 风机通风，保证所测温度的准确性。风速、风向、温度测量值都变换为频率信号进行传输，采用20mA电流环及光电耦 合方式传输，传输距离可达1000米，每个高度层的一组信号单独使用一根屏蔽电缆进行传 输。光电耦合电路的主要元件为光电耦合器4N25，它的有效隔离电压为2500V，具有很强的 抗雷击、抗电磁干扰能力。输入接口主要用来对频率信号进行计数，采用的主要元件为3路16位计数器 82C53，它具有微处理器接口，微处理器可以很方便地对其进行控制并读取计数值。主控制器的微处理器采用MCS-51系列的8位微处理器，配备16KB程序存储器和 16KB具有掉电保护功能的数据存储器。数据存储器循环存储测量数据，可以始终保存有最 近M小时的测量数据。显示器由16个LED数码管组成，采用静态显示方式，其中10个用于显示任何一个 高度层上的风向、风速、温度瞬时测量值，其它6个用于显示实时数字时钟。另外还有21个 LED指示灯，每3个一排，分成7排，用来指示每个高度层上风向、风速、温度传感器输入的脉 冲信号，通过这些指示灯可以直接观察到每个传感器是否有信号输入，为了解每个传感器 是否正常工作提供方便。键盘采用薄膜按键，有12个按键，其中数字键10个、回车键1个、上档键1个；上 档+数字键(上档和数字键同时按下)又可以构成10个功能键；除上档键外，其它键被按 下时都会发出音响提示；键盘采用中断方式，使微处理器能及时响应并执行相应操作。串行接口采用RS232C标准，主要元件为MAX232集成电路芯片，该芯片采用+5V单 电源即可实现RS232C电平转换和收发功能，电路实现简单方便。并行接口为标准并行打印 机接口，可以连结并行接口的打印机打印测量数据。
权利要求1.一种铁塔气象参数测量仪，包括由风速、风向、温度三个传感器构成的测量装置，以 及接收处理所述测量装置信号的主控制器，所述主控制器输出与显示器连接，其特征在于 所述测量装置有3 7组，间隔分布于铁塔上，每一组所述测量装置输出信号经一光电耦合 电路与一输入接口连接，经STD总线与所述主控制器连接，所述主控制器通过并行接口与 打印机连接。
2.根据权利要求1所述的铁塔气象参数测量仪，其特征在于所述主控制器包括处理 器模块、输入接口模块及输出接口模块，每一模块分别设置于一对应的板卡上。
3.根据权利要求1所述的铁塔气象参数测量仪，其特征在于所述主控制器经串行接 口与计算机连接。
4.根据权利要求1所述的铁塔气象参数测量仪，其特征在于所述温度传感器为石英 晶体传感器，其外设有辐射防护罩，所述辐射防护罩内设有轴流风机。
5.根据权利要求1所述的铁塔气象参数测量仪，其特征在于所述显示器由16个LED 数码管及21个LED指示灯组成，所述显示器上设有电源开关。
6.根据权利要求1所述的铁塔气象参数测量仪，其特征在于还包括一UPS电源，所述 UPS电源与所述主控制器电源端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种铁塔气象参数测量仪，包括由风速、风向、温度三个传感器构成的测量装置，以及接收处理所述测量装置信号的主控制器，所述主控制器输出与显示器连接，其特征在于所述测量装置有3～7组，间隔分布于铁塔上，每一组所述测量装置输出信号经一光电耦合电路与一输入接口连接，经STD总线与所述主控制器连接，所述主控制器通过并行接口与打印机连接。本实用新型通过在铁塔上不同的高度分布多组测量装置，并通过光电耦合电路将数据传输至主控制器内，由主控制器直接驱动打印机连续打印测量数据，从而实现对铁塔气象参数的连续测量，且具有防雷击，抗干扰，长时间连续稳定工作的良好性能，以适应野外恶劣测量环境。
文档编号G01W1/02GK201852951SQ201020582488
公开日2011年6月1日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者刘晓升, 孙兵, 陆晓峰 申请人:苏州大学