专利名称：一种基于真均方根转换器的温度脉动仪的制作方法
技术领域：
本发明属于一种测量大气光学参数的电子测量仪器，具体是一种基于真均方根转换器的温度脉动仪。它主要适用于大气科学研究，以及气象、航空、激光大气传输、军事等领域。
背景技术：
温度脉动仪主要应用于大气光学湍流测量。从20世纪70年代初至今，美国、德国和印度等国家已研制了一系列温度脉动仪，在研制方法的可靠性和成熟度上不断得到提升。如,Darryl和David设计的直流电桥的温度脉动仪,Demos设计的探空气球和飞机搭载温度脉动仪等均可测量大气湍流廓线。在国内，中国科学院安徽光学精密机械研究所最先·开展了温度脉动仪研制工作，利用温度脉动仪进行了大量的实验研究，在国内得到了普遍认可。80年代初，曾宗泳等研制一种间歇供电直流电桥式温度脉动仪，进行了大量的近地面大气光学湍流测量，而后又研制了温度脉动探空仪，用于整层大气光学湍流廓线测量。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种基于真均方根转换器的温度脉动仪。为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案基于真均方根转换器的温度脉动仪，包括两个传感器、传感器支撑杆、和以真均方根计算器AD637为核心计算电路的电路板单元；所述传感器包括直径8μπι的抛光合金白钨丝和支架，抛光白合金钨丝用于测量温度脉动信号，所述支架包括镀银铜杆和耐高温管，镀银铜杆一端设置凹槽，耐高温管套在耐高温管外部，抛光合金白钨丝两端固定在两个镀银铜杆的凹槽中，所述传感器支撑杆的两端各支撑一个传感器；所述传感器支撑杆单元采用长Im的铝合金管；电路板单元包括电压差测量单元、滤波放大单元和均方根计算单元；电压差测量单元主要包括恒流源、方波发生电路、开关电路、采样保持器、惠斯通电桥和差分放大电路，通过方波发生电路和开关电路控制惠斯通电桥的供电时间，为传感器间歇式提供恒电流；两个传感器作为惠斯通电桥的两个测量臂，其电压值经差分放大电路进行差分计算，得到电压差信号；该电压差信号是与方波同步的不连续信号，经采样保持器进行采样、保持、放大后，得到连续变化的信号，然后进行滤波和补偿放大；滤波放大单元按照大气湍流频谱分布设置通频带；均方根计算单元对滤波放大处理过的信号进行均方根计算，并对输出信号进行偏置补偿和阻抗匹配。本发明的优点和效果为I温度脉动仪的传感器采用了特殊的设计，传感器材料选用了直径8 μ m的抛光合金白钨丝，降低了太阳辐射引进的测量误差，提高了传感器的响应频率；传感器支架的凹槽增加了钨丝与支架的有效接触面积，耐高温管降低了支架所产生热辐射对测量精度的影响。
2在温度脉动仪电路设计中，通过真均方根计算器AD637计算温度差信号的均方根，芯片内部由模拟器件组成。相对于数字计算电路，这种信号处理方法简化了电路结构，降低了制作成本，减小了数模转换引进的测量误差，提高了对大气湍流高频谱的测量精度。
图I为基于真均 方根转换器的温度脉动仪的传感器结构示意图；图2为基于真均方根转换器的温度脉动仪的信号流程框图；图3为本发明在实验场所测大气折射率结构常数日变化情况。
具体实施例方式以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。I、温度脉动仪设计原理大气折射率结构常数通常用来描述光学湍流的起伏强度，可以定量描述大气湍流对光波传输的影响。根据Kolmogorov的局地均勻各向同性理论,可以得到大气折射率结构常数的计算公式如下
权利要求
1.一种基于真均方根转换器的温度脉动仪，其特征在于，包括两个传感器、传感器支撑杆、和以真均方根计算器AD637为核心计算电路的电路板单元；所述传感器包括直径8μπι的抛光合金白钨丝和支架，抛光白合金钨丝用于测量温度脉动信号，所述支架包括镀银铜杆和耐高温管，镀银铜杆一端设置凹槽，耐高温管套在耐高温管外部，抛光合金白钨丝两端固定在两个镀银铜杆的凹槽中，所述传感器支撑杆的两端各支撑一个传感器；所述传感器支撑杆单元采用长Im的铝合金管；电路板单元包括电压差测量单元、滤波放大单元和均方根计算单元；电压差测量单元主要包括恒流源、方波发生电路、开关电路、采样保持器、惠斯通电桥和差分放大电路，通过方波发生电路和开关电路控制惠斯通电桥的供电时间，为传感器间歇式提供恒电流；两个传感器作为惠斯通电桥的两个测量臂，其电压值经差分放大电路进行差分计算，得到电压差信号；该电压差信号是与方波同步的不连续信号，经采样保持器进行采样、保持、放大后，得到连续变化的信号，然后进行滤波和补偿放大；滤波放大单元按照大气湍流频谱分布设置通频带；均方根计算单元对滤波放大处理过的信号进行均方根计算，并对输出信号进行偏置补偿和阻抗匹配。
全文摘要
本发明公开了一种基于真均方根转换器的温度脉动仪，包括两个传感器、传感器支撑杆、和以真均方根计算器AD637为核心计算电路的电路板单元；所述传感器包括直径8μm的抛光合金白钨丝和支架，抛光白合金钨丝用于测量温度脉动信号，所述支架包括镀银铜杆和耐高温管，镀银铜杆一端设置凹槽，耐高温管套在耐高温管外部，抛光合金白钨丝两端固定在两个镀银铜杆的凹槽中。本发明的优点在于通过对真均方根转换器AD637的应用，简化了电路结构，降低了制作成本，保证了温度脉动仪的高灵敏度性能，具有很高的精度，提高了测量结构的准确性。
文档编号G01K7/16GK102944323SQ20121049960
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月18日 优先权日2012年11月18日
发明者张志刚, 赵军卫, 强希文, 胡月宏, 封双连 申请人:中国人民解放军63655部队