一种多功能低空气象探测仪的设计与实现

研究了一种基于MSP430单片机的低空气象探测仪器。系统硬件包括主控制模块、传感器模块、通信模块和存储模块等。风向测量系统通过由平面电子罗盘XW3200和风标组成的磁方位风向传感器实现;压力测量电路采用绝压传感器ASDX015,将其模拟电压传入主芯片;利用叶轮式风速传感器,由主芯片接受霍尔传感器产生的电磁脉冲实现风速的测量。该仪器可实现气温、气压、湿度、风等参量的实时测量和存储,野外测试结果表明,系统性能可靠、使用方便、能够满足精度和战技指标要求。     

基于SAW传感器阵列的混合气体定性分析

针对野外文物古迹环境的多变性、传感器气敏性失效以及腐蚀性气体定性不精确等实际情况,结合物联网技术和模式识别技术,在综合考虑准确度和项目实际要求的情况下,设计了一种基于声表面波(SAW)传感器阵列的模式识别算法,并通过MATLAB对其进行仿真和验证。结果证明,将传感器阵列输出的数据输入到有6个隐层的神经单元的单隐层BP神经网络中进行训练,预测效果最好,对腐蚀性气体的识别率达到了95%左右,提高了野外微气象环境下腐蚀性气体的监测水平。     

模拟野外大地吸声的实验材料研发

针对某军事项目关于野外大地吸声的模拟实验材料研发需求,采用驻波管法、现场声反射测量法、混响室法,及孔隙率与流阻测量、土壤结构电镜分析等多种测量手段,对北京郊区土地的土壤进行声学测量和综合评估,掌握了5种典型状态下的土壤吸声特性。在此基础上采用不同粒径及不同厚度的河流砂配比,研制出一种接近野外大地吸声的砂岩板模拟实验材料。     

基于加速度传感器的油井示功图位移测量技术研究

示功图是分析油田抽油机与抽油杆工作状态的重要手段,本文针对采油现场示功仪小型化和无绳化的趋势,提出了一种基于加速度传感器的油井示功图位移测量方案.介绍了加速度信号的检测、调理等硬件电路设计和位移计算方法;为提高加速度信号的测量精度,提出了一种复合滤波方法,并完成了MSP430单片机的编程实现.现场试验表明,基于加速度测量所得到的位移和冲程的计算结果完全满足现场示功图测量的精度要求.     

基于延迟线理论的无源声表面波气体传感器

针对单输入、单输出及双输入、双输出换能器构成的声表面波(SAW)气体传感器存在的缺陷,研究一种无线无源、温度可测的气体传感器。基于声表面波的延迟线理论,利用叉指换能器的转换能量原理,对叉指换能器及反射器进行合理布局,并使3个反射器之间互为参考反射器,获得一种新型的声表面波气体传感器。该设计减少了传感器中信号间及环境温度等因素对测量的干扰,提高了传感器的灵敏度和测量准确度。该传感器具有结构简单、无线无源等特点,适合在不宜接触的复杂工程环境下工作。     

基于ATmega16单片机的微型气象探测系统设计

设计了一种便携式低功耗微型气象探测系统,该系统以低功耗ATmega16单片机作为核心控制部件,采用温湿度传感器、气压传感器以及光强度传感器,进行温度、湿度、气压和光照强度的测量;通过12864液晶、时钟芯片和E2PROM实现数据的显示、存储和查询。实验测试结果表明该微型气象探测系统的测量精度达到了普通气象测量要求,稳定性高。由于该气象探测系统具有微型化、低功耗、实时化和便携式等特点,因而特别适用于小区域的气象监测。     

MEMS固态风速风向传感器的设计与制作

风速风向参数的测量在气象测量中占有重要的地位。基于MEMS技术的固态风速风向传感器具有体积小、重量轻、成本低的优点。设计了两种基于MEMS工艺的固态测风传感器,即硅薄膜式测风传感器和硅悬梁式测风传感器,用流体力学原理对这两种风速风向传感器进行了理论分析及ANSYS CFD软件模拟仿真,得出了风速与挠度、剪切力的关系。用惠斯通电桥测量传感器输出信号,通过单个传感器的二次封装测量风向信号。制作出了硅悬梁式测风传感器,并进行了初步测试。     

MEMS固态风速风向传感器的设计与制作

风速风向参数的测量在气象测量中占有重要的地位。基于MEMS技术的固态风速风向传感器具有体积小、重量轻、成本低的优点。设计了两种基于MEMS工艺的固态测风传感器，即硅薄膜式测风传感器和硅悬梁式测风传感器，用流体力学原理对这两种风速风向传感器进行了理论分析及ANSYS CFD软件模拟仿真，得出了风速与挠度、剪切力的关系。用惠斯通电桥测量传感器输出信号，通过单个传感器的二次封装测量风向信号。制作出了硅悬梁式测风传感器，并进行了初步测试。     

MEMS固态风速风向传感器的设计与制作

风速风向参数的测量在气象测量中占有重要的地位.基于MEMS技术的固态风速风向传感器具有体积小、重量轻、成本低的优点.设计了两种基于MEMS工艺的固态测风传感器,即硅薄膜式测风传感器和硅悬梁式测风传感器,用流体力学原理对这两种风速风向传感器进行了理论分析及ANSYS CFD软件模拟仿真,得出了风速与挠度、剪切力的关系.用惠斯通电桥测量传感器输出信号,通过单个传感器的二次封装测量风向信号.制作出了硅悬梁式测风传感器,并进行了初步测试.     

新型智能传感器

智能传感器的出现,使传感器性能上了一个新台阶,在传感器发展史上引起重大的变革,这将对现场测量仪表产生深远影响。 90年代初,关于智能传感器的定义有了较一致的看法:把凡具有一种或多种敏感功能,能够完成信号探测和处理、逻辑判断、双向通信、自检、自校、自补偿、自诊断和计算等全部或部分功能的器件叫做智能传感器。智能传感器可以是     

基于LabVIEW的气象监测系统

介绍了虚拟仪器技术在气象监测系统中的应用,利用虚拟仪器技术,实现了系统数据的自动采集、处理、显示和存储功能。对温度、相对湿度、风向、风速、雨量以及气压等气象要素进行实时采集,并能够显示相关气象要素随时间变化的趋势和以往存储的历史数据,为气象的研究和预报工作提供了有效的数据分析资料。实验表明,该系统具有良好的性能,在气象监测中具有推广应用的现实前景。     

基于ZigBee和S3C2440的手持式校准仪研制

为保证自动气象站各要素测量值准确性,需要定期进行校准。针对自动气象站的现场校准需要设计了一种手持式校准仪。系统采用ARM处理器及协调器进行硬件设计,使用WIN CE 5.0操作系统,选择C#开发语言在VisualStudio 2005开发环境中完成软件设计。校准仪利用ZigBee技术自动采集标准器及现场气象仪器的读数,并对气象仪器进行校准。该设备的使用可提高工作效率,方便现场校准,具有较好的实用性。     

Evaluating evapotranspiration at local and regional scales

Combining remotely sensed data with ground-based meteorological data allows the evaluation of evapotranspiration (the evaporation of water from soil and plant surfaces) at local and regional scales. Remote sensors can provide information on reflected solar radiation and surface temperatures. The remaining variables in the energy balance equations must be measured at ground level, estimated, modeled, or ignored. It is how these variables are evaluated that distinguish the several approaches to estimating evapotranspiration. In general, regional scale methods would apply to part or all of a satellite image, and use meteorological data from local weather stations. Local scale techniques would rely largely on airborne remote sensors and on-site measurements of the pertinent meteorological factors at the time of remote-data collection. In this paper, methods for estimating evapotranspiration on both local and regional scales are reviewed, and some factors that complicate its measurement are discussed.     

单多普勒激光雷达机场小尺度风场反演研究

基于机场上空小尺度风场结构特点以及单多普勒激光雷达测风原理,本文在现有气象雷达三维风场反演的VVP方法的基础上,提出一种基于三维风场在分析体积内均匀分布假设的几何反演算法。此方法对单多普勒激光雷达测得的径向速度进行处理,实现对机场上空实际风速大小及其角度的反演,进而对风切变等灾害性天气完成探测。通过反演数据与原始数据进行比较,分析反演误差,结果表明几何方法能够较好的反映小尺度风场变化趋势。     

固定式边界层风廓线雷达TR组件相关故障分析

固定式边界层风廓线雷达是一部上视、晴空探测脉冲多普勒雷达,能实时探测大气三维风场,能不间断地提供被探测高度范围内的大气水平风场、垂直气流、大气折射率结构常数等气象要素随高度的分布。对固定式边界层风廓线雷达的组成、原理进行了简单的阐述,并着重介绍了关于固定式边界层风廓线雷达TR组件相关故障的发现和排除方法。     

安徽省综合观测资料基础数据库系统设计与实现

为了实现安徽省国家级、区域级自动气象站,自动土壤水分观测站等各类综合观测资料的数据采集存储、加工处理、报文生成等功能,利用最新数据库镜像、数据同步技术,设计、建成了一套高效、稳定、安全、易用的省级综合观测资料基础数据库系统。该数据库系统提供API接口和Web Service接口两种数据接口访问模式,可满足现有气象业务、科研对实时综合观测数据的服务需求。     

基于微波遥感的台风对海洋动力影响分析

台风是一种路径和强度变化不确定性很大的、短暂的、能量很强的灾害性天气系统。卫星遥感特别是星载微波遥感不仅具有大范围、快速重复观测的特点,而且具备全天候和全天时的优点,受恶劣天气影响较小,可以对台风活动路径进行较好的监测和预警,是分析台风的一种有效手段。本文结合3种微波卫星载荷：高级微波扫描辐射计(AMSR)、TOPEX&Jason-1微波高度计和WindSat全极化微波辐射计的数据,初步分析了台风对海洋动力环境的影响,结合与台风相关的海洋参数的卫星遥感测量结果,给出了目前常用的微波散射计和微波辐射计海洋风场遥感的比较。对于多云情况下的海表面温度测量,微波辐射计比红外辐射计更有优势。全极化微波辐射计还具有在恶劣天气条件下海洋风场测量能力。     

被动DOAS污染源遥测中MM5风场数据精度研究

车载被动DOAS污染源排放测量技术近年来被广泛应用,但是烟羽高度风场数据的获取一直是个难题.开展了不同大气稳定度条件下三种风场数据的对比分析,根据Pasquill-Turner稳定度分类法,用近地面不同来源的风场实测数据考察了中尺度大气模式MM5的模拟风场数据的准确性.研究结果表明,当大气稳定度被判别为弱不稳定(C类),MM5模式输出的风速数据与地面气象站实测的风速、风廓线雷达的风速数据变化趋势一致,误差较小,但风向误差偏大,在大气稳定度判别为中性(D类)时,MM5模式输出的近地面(10 m,150m)风速数据与地面气象站实测数据、风廓线雷达的观测数据的变化趋势一致(相关度＞0.6),误差较小,盛行风向一致.因此,提出在大气稳定度在中性级别时,用MM5模式为车载被动DOAS污染源监测提供风场条件,以弥补气象实测条件受限等情况带来的数据不足.     

基于ARM7的远程视频监控系统

利用ARM7芯片LPC2478实现了低功耗远程实时视频监控系统。该系统主要针对电力线的监控,提高电力线的安全性。主要从硬件方面叙述系统各部分的组成及实现方式,该系统的硬件部分以LPC2478为MCU（微控制器）,还包括电源、视频采集／编码、气象传感器及无线通信等部分。该系统的监控中心通过无线网络控制下位机对现场视频及气象数据进行采集,再对数据进行相应处理,然后将数据发送到监控中心。本系统已经在实际中应用,系统运行良好。