無(wú)線電探空儀以及用于在高溫下實(shí)施大氣探測(cè)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的無(wú)線電探空儀中的方法。
[0002] 本發(fā)明還涉及一種無(wú)線電探空儀。
【背景技術(shù)】
[0003]無(wú)線電探空儀（也稱(chēng)為回聲探測(cè)儀）是一種天氣觀測(cè)設(shè)備，其連接于氣球，測(cè)量大 氣參數(shù)并通常將測(cè)量信息發(fā)送至地面基站。測(cè)量或計(jì)算得到的參數(shù)通常包括不同高度下的 大氣溫度、壓強(qiáng)和濕度，以及風(fēng)速和風(fēng)向。
[0004]填充有氦氣或氫氣的氣球帶著無(wú)線電探空儀上升通過(guò)大氣層。隨著氣球上升通過(guò) 大氣層，壓強(qiáng)降低，導(dǎo)致氣球膨脹。最終，氣球?qū)⒈ǎY(jié)束上升。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)線電探空儀通過(guò)無(wú)線電與實(shí)時(shí)存儲(chǔ)所有變量的電腦交流。
[0006]現(xiàn)代無(wú)線電探空儀可以使用多種機(jī)制來(lái)確定風(fēng)速和風(fēng)向，例如全球定位系統(tǒng) (GPS)或其他基于衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)。
[0007]有時(shí)通過(guò)從航空器上拋擲來(lái)部署無(wú)線電探空儀，而不是由氣球攜帶升空。
[0008]待由無(wú)線電探空儀來(lái)測(cè)量的主要參數(shù)之一是濕度，其或者為相對(duì)濕度、或者為露 點(diǎn)參數(shù)。該濕度測(cè)量的目標(biāo)之一是探測(cè)云及其海拔高度?，F(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題是測(cè)量中的濕度 測(cè)量需要很長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間。這一點(diǎn)被測(cè)量過(guò)程的性質(zhì)所強(qiáng)化，因?yàn)樵跍y(cè)量過(guò)程期間溫度范 圍很廣（+40……-80°C)。濕度測(cè)量的緩慢導(dǎo)致兩類(lèi)問(wèn)題。首先，所檢測(cè)的云的高度并不準(zhǔn) 確，其次，最薄的云結(jié)構(gòu)甚至可能檢測(cè)不到，因?yàn)闈穸然蛘咴频淖钚『妥畲笏轿幢粶y(cè)量所 檢測(cè)到。這些不準(zhǔn)確性甚至可能會(huì)對(duì)空中交通造成危險(xiǎn)，因?yàn)闊o(wú)線電探空儀的探測(cè)是空中 交通控制所使用的至關(guān)重要的氣象信息來(lái)源。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明意在消除上述現(xiàn)有技術(shù)的至少部分缺陷，出于此目的，創(chuàng)造了全新類(lèi)型的 用于無(wú)線電探空儀的方法和無(wú)線電探空儀。
[0010] 本發(fā)明基于：在無(wú)線電探空儀的測(cè)量階段期間連續(xù)加熱濕度傳感元件，并將濕度 傳感元件定位在平面基板上。
[0011] 在本發(fā)明的一個(gè)有利的方案中，所述加熱通過(guò)濕度傳感元件來(lái)執(zhí)行，其中，溫度傳 感器、濕度傳感器和加熱元件相對(duì)于上升的普通無(wú)線電探空儀或下降的下投式探空儀的測(cè) 量期間的主氣流的方向?qū)ΨQ(chēng)地布置。
[0012] 在本發(fā)明的一個(gè)有利的方案中，所述加熱由傳感器和環(huán)境之間的恒定溫差來(lái)控 制，所述溫差通過(guò)對(duì)環(huán)境空氣和濕度傳感器這兩者的準(zhǔn)確的溫度測(cè)量來(lái)控制。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)有利的方案中，所述加熱通過(guò)加熱元件的恒定加熱功率來(lái)控制。
[0014]在測(cè)量期間的主氣流通常是豎直下降氣流，這是由于無(wú)線電探空儀的上升運(yùn)動(dòng)。 顯而易見(jiàn)，對(duì)于下投式無(wú)線電探空儀來(lái)說(shuō)，由于相同的原因，氣流具有與上述情況相反的方 向。
[0015] 在本發(fā)明的一個(gè)典型的方案中，濕度傳感器是電容傳感元件。
[0016] 更具體的，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征如權(quán)利要求1的特征部分所述。
[0017] 依次地，根據(jù)本發(fā)明的裝置的特征如權(quán)利要求5的特征部分所述。
[0018] 通過(guò)本發(fā)明獲得了大量?jī)?yōu)勢(shì)。
[0019] 通過(guò)加熱，可以加速測(cè)量，其使得云的探測(cè)更加準(zhǔn)確。也增加了敏感性。
[0020] -些現(xiàn)有技術(shù)中的方案出于校準(zhǔn)或抗凍目的，提供了對(duì)溫度傳感器的脈沖式加 熱，但是脈沖式的方法不能提供連續(xù)加溫的優(yōu)勢(shì)，而是相反地，導(dǎo)致測(cè)量的延遲和停頓。在 這些測(cè)量中，控制原理也基于濕度水平。在低濕度水平下，現(xiàn)有技術(shù)的方案不能提供優(yōu)勢(shì)。
[0021] 由于濕度傳感元件有利地對(duì)稱(chēng)排布，濕度傳感器的溫度測(cè)量可以更加準(zhǔn)確地實(shí) 施。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 下面，借助于實(shí)施例并參考附圖來(lái)檢驗(yàn)本發(fā)明。
[0023] 圖1示意性顯示了從發(fā)射設(shè)備發(fā)射的無(wú)線電探空儀。
[0024] 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的無(wú)線電探空儀。
[0025] 圖3a_3d顯示了根據(jù)本發(fā)明的備選的濕度傳感元件。
[0026] 圖4a_4c顯示了根據(jù)本發(fā)明的備選的濕度傳感元件。
[0027] 圖5a_5b顯示了根據(jù)本發(fā)明的備選的濕度傳感元件。
[0028] 圖6a_6c顯示了根據(jù)本發(fā)明的備選的濕度傳感元件。
[0029] 圖7a_7c顯示了根據(jù)本發(fā)明的備選的濕度傳感元件。
[0030] 所用術(shù)語(yǔ)列表：
[0031]1無(wú)線電探空儀，探空儀
[0032] 2測(cè)量束
[0033] 3 氣球
[0034] 4氣球線
[0035] 5濕度傳感元件
[0036] 10主流向
[0037] 11電容式濕度傳感器
[0038]12溫度傳感器，第二溫度傳感器
[0039] 13加熱元件（通常是電阻式的）
[0040] 14接觸墊
[0041] 15其他傳感器，如第一溫度傳感器
[0042] 16濕度傳感元件的中央線
[0043] 17濕度傳感元件5的基板
【具體實(shí)施方式】
[0044]總而言之，本發(fā)明的一個(gè)典型的實(shí)施方式是濕度傳感器11，其通常是電容式的，其 具有集成的溫度測(cè)量元件12和加熱元件13。濕度傳感器11的溫度保持為比環(huán)境溫度高幾 攝氏度，其由無(wú)線電探空儀1的另一個(gè)溫度傳感器15獨(dú)立測(cè)量。使用所設(shè)置的溫差或者恒 定的功率來(lái)控制加熱。使用根據(jù)下列已知公式的環(huán)境空氣的溫度信息來(lái)計(jì)算相對(duì)濕度。
[0045]
[0046] 其中，
[0047] RHa=真正的相對(duì)濕度
[0048] RHS =與基板11上的濕度敏感膜相鄰的混合物的相對(duì)濕度
[0049] eWs =在通過(guò)溫度傳感器12所測(cè)量的基板11的溫度下的飽和蒸汽壓
[0050] eWa=在溫度T 3下的周?chē)旌衔锏娘柡驼羝麎?br>[0051] Ts =通過(guò)溫度傳感器12所測(cè)量的基板11的溫度
[0052] Ta=通過(guò)獨(dú)立傳感器15所測(cè)量的環(huán)境溫度
[0053] 根據(jù)圖1，無(wú)線電探空儀1通過(guò)線4連接于氣球3。氣球3和無(wú)線電探空儀1的組 合通過(guò)氣流運(yùn)輸來(lái)水平飛翔。因?yàn)樵谳^高大氣層（平流層）中，風(fēng)渦（即風(fēng)速或風(fēng)向的局 部變化）很小，氣球3和無(wú)線電探空儀1迅速地水平加速至風(fēng)流的速度，此時(shí)由風(fēng)所導(dǎo)致的 推動(dòng)停止。在風(fēng)穩(wěn)定的區(qū)域，氣流3和無(wú)線電探空儀1的組合在水平平面上非常準(zhǔn)確地跟 隨著環(huán)境空氣的運(yùn)動(dòng)。換言之，氣球3和無(wú)線電探空儀1的共同的重心在平靜的空氣中隨 空氣水平移動(dòng)。在豎直方向上，氣球的浮力產(chǎn)生了相對(duì)于空氣上升的向上速率。無(wú)線電探 空儀1包括測(cè)量束2,測(cè)量束2具有與測(cè)量電子儀器相連的必要的測(cè)量?jī)x器5和15,還包括 遠(yuǎn)程通訊電子儀器和電源，所述電源例如位于無(wú)線電探空儀1內(nèi)部的電池?，F(xiàn)在，在無(wú)線電 探空儀1中通常