發(fā)布時間：2020-05-28 01:12

【摘要】：自動氣象站是一種重要的的氣象觀測系統(tǒng),可以實現(xiàn)對溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向、降水量等六種常見的氣象要素的觀測,還可以通過在系統(tǒng)中增加其他傳感器,增加觀測要素。雨滴譜作為氣象觀測的重要內(nèi)容,在山洪泥石流等突發(fā)性自然災(zāi)害的預(yù)警和云降水研究等領(lǐng)域都有重要意義。但由于傳統(tǒng)的光學(xué)雨滴譜觀測儀器成本高昂,嚴(yán)重限制了其在自動氣象站中的應(yīng)用�；谶@種應(yīng)用需求,本文設(shè)計了一種成本較低的雨滴譜傳感器。為實現(xiàn)較為完整的地面氣象觀測功能,本文還設(shè)計了一種自動氣象觀測系統(tǒng),利用STM32處理器和高精度低噪聲信號調(diào)理電路實現(xiàn)了硬件電路的設(shè)計,除了雨滴譜參數(shù)之外,亦實現(xiàn)了溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、雨量等氣象數(shù)據(jù)的測量與采集。在本文提出的這種雨滴譜傳感器中,基于雨水中導(dǎo)電離子的電遷移效應(yīng)設(shè)計了一種等距導(dǎo)電環(huán)形探頭,利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器和外圍電阻獲取不同雨滴直徑下探頭的輸出電壓。通過實驗獲得了多組數(shù)據(jù),并對實驗的結(jié)果進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得到雨滴直徑和探頭輸出電壓的關(guān)系,以實現(xiàn)雨滴直徑的測量。實驗表明,若不考慮風(fēng)速和雨滴末速度的影響,本文設(shè)計的雨滴譜傳感器的雨滴直徑的測量精度可達(dá)到±0.1mm。為了方便后期的跨平臺開發(fā),本文利用基類豐富、編程較為簡便的C++開發(fā)框架Qt設(shè)計了一種自動氣象站上位機(jī)軟件,以實現(xiàn)對測量結(jié)果的實時顯示、存儲和遠(yuǎn)程訪問。
【圖文】：

Ｉ氣壓傳／邋＿？脈沖信號計道通道｜邋ｎ邐｜逡逑Ｉ太陽總輻射傳＿邐邐＊邋Ｉ邐數(shù)據(jù)采集器邐匕逡逑Ｉ太陽凈輻射傳感器Ｉ邐邐＾逡逑圖１．１自動氣象站工作原理逡逑２０世紀(jì)５０年代，誕生了包括ＡＭＯＳ－ＵＩ在內(nèi)的首代自動氣象站目前，應(yīng)用最逡逑為廣泛的自動氣象站當(dāng)屬芬蘭Ｖａｉｓａｌａ公司的ＭＡＷＳ２０１系列。如圖１．２所示，ＭＡＷＳ２０１逡逑是適用于臨時應(yīng)用的便攜式ＡＷＳ設(shè)備，配備有測量風(fēng)況、壓力、溫度、相對濕度以及逡逑降水狀況的傳感器、太陽能電池板、內(nèi)置電池輕便的鋁制三角架和易用性連接器，安裝逡逑快速方便。ＭＡＷＳ２０１還能測量多層次土壤溫度和含水量、太陽總輻射和凈輻射、水位。逡逑ＭＡＷＳ２０１還預(yù)留了通用型和可配置型的１６位數(shù)模轉(zhuǎn)換功能，可以和自制傳感器配合逡逑使用。逡逑■ＷＷＷ腳卿取} 哪丨聊卿逡逑▲逡逑圖１．２邋ＭＡＷＳ２０１實物圖逡逑１９９９年，我國第一次引入芬蘭的Ｖａｉｓａｌａ公司生產(chǎn)的自動氣象站，并開始業(yè)務(wù)工作。逡逑２０００年我國首次將自主研制成功的自動氣象站投入使用［６］。目前，，國內(nèi)具備生產(chǎn)自動氣逡逑象站的廠家不在少數(shù)

ＴＯ１１１，ｆ逡逑ＳＳＨＨＢｆｃａ逡逑圖１．３ＣＡＷＳ６００自動氣象站逡逑圖１．４為華創(chuàng)公司生產(chǎn)的ＣＡＭＳ６２０－ＨＤ水文氣象站，該氣象觀測站系統(tǒng)采用高性逡逑能、高精度、多通道的智能化ＣＡＭＳ６２０數(shù)據(jù)采集器作為采集核心，通過ＲＳ２３２或ＲＳ４８５逡逑通訊接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，利用Ｐａｒｓｉｖｅｌ雨滴譜儀測量雨滴譜。Ｐａｒｓｉｖｅｌ雨滴譜儀屬于光學(xué)逡逑雨滴譜儀，可以實現(xiàn)自動化、實時性的測量，是目前使用比較廣泛的雨滴譜測量儀器［７］。逡逑Ｐａｒｓｉｖｅｌ激光雨滴譜儀利用激光發(fā)生器產(chǎn)生波長為７８０ｎｍ的激光作為準(zhǔn)直光源，經(jīng)兩次逡逑鏡面反射到達(dá)接收端。在沒有雨滴的情況下，接收端可以產(chǎn)生５Ｖ的電壓輸出。如果有逡逑雨滴穿過光路，接收端產(chǎn)生的電壓信號將隨雨滴直徑產(chǎn)生不同程度的衰減，衰減的幅度逡逑反應(yīng)了雨滴的直徑
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P415.12

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2684459