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Radiosonde
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radiosonde zur elektrischen Messung der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit usw. mittels Widerstandselementen od. dgl. mit einer Umschalteinrichtung zum wechselweisen Abgriff der elektrischen Messwerte.
Derartige Radiosonden sind bereits bekannt. Bei der amerikanischen Radiosonde wird z. B. zur Temperaturmessung ein NTC-Widerstand benutzt, der die Impulsfolgefrequenz eines Sperrschwingers entsprechend dem jeweiligen Wert der Lufttemperatur ändert. Die relative Feuchtigkeit wird auf die gleiche Art mit einem Lithiumchloridwiderstand gemessen.
Die Umschaltung von der Temperaturmessung auf die Feuchtemessung erfolgt durch einen von der Druckdose gesteuerten Kontaktarm, der während des Aufstieges über eine mit verschiedenen Kontakten versehene Kontaktbahn gleitet und über ein Relais abwechselnd das Temperaturelement und das Feuchteelement an den Sperrschwinger anschliesst.
Bei der bekannten Anordnung tritt jedoch der entscheidende Nachteil auf, dass durch den praktisch stets vorhandenen Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf den Isolationszustand der Kontaktbahn unerwünschte Nebenschlüsse entstehen, indem die zu messenden Widerstandswerte gleichzeitig den Sender wenigstens teilweise beeinflussen, was erhebliche Messfehler mit sich bringt. Dabei wirkt sich die für das Relais erforderliche Speisespannung besonders ungünstig aus.
Dieser Nachteil der bekannten Messanordnungen ist bei der erfindungsgemässen Radiosonde behoben.
Diese Sonde ist nämlich dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement od. dgl. für die Temperaturmessung dauernd an Masse liegt und daher den Sender dauernd beeinflusst, während die übrigen Messelemente mittels einer Umschalteinrichtung diesem Widerstandselement od. dgl. parallel schaltbar sind, wobei sich die Anordnung von Umschaltrelais erübrigt.
Diese Massnahme bewirkt, dass auftretende Nebenschlüsse an der Kontaktbahn die Temperaturmessung überhaupt nicht beeinflussen können und auch die übrigen Messelemente Fehlbeeinflussungen weniger unterworfen sind, da an der Kontaktbahn keine Relaisspannung liegt.
Gemäss einem vorteilhaftenAusführungsbeispiel der Erfindung kann die Umschalteinrichtung in an sich bekannter Weise von einem durch eine Druckdose gesteuerten Kontaktarm, der über eine Kontaktbahn gleitet, gebildet sein, wobei bei der Schliessung bestimmter Kontakte weitere meteorologische Messelemente, z. B. ein Feuchtigkeitselement, eine lichtelektrische Zelle usw. dem Element für die Temperaturmessung parallelgeschaltet werden.
In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Schaltschema der bekannten amerikanischen Radiosonde dargestellt.
In Fig. 3 ist die Wirkungsweise dieser Schaltung beim Auftreten eines Nebenschlusses veranschaulicht.
In der Fig. 2 ist das erfindungsgemässe Schaltschema dargestellt, in Fig. 4 seine Wirkungsweise beim Auftreten eines Nebenschlusses.
Wenn die Spitze des Kontaktarmes a der in Fig. 1 dargestellten bekannten Sonde einen Feuchtekontakt c berührt, wird durch ein Relais h anstatt des an der Masse j liegenden Temperaturelementes g das Feuchtigkeitselement f mit dem parallelgeschalteten Begrenzungswiderstand e an die Masse j gelegt und dadurch an den Sperrschwinger i angeschlossen. Sobald die Spitze des Kontaktarmes a den Feuchtekontakt c verlässt und wieder auf einem isolierten Teil der Kontaktbahn aufliegt, wird das Relais h stromlos und damit neuerlich das Temperaturelement g in den Sperrschwingerkreis i geschaltet.
Nach je vier Feuchtekontakten folgt ein Reference-Kontakt b, der einerseits über den Reference-Widerstand d unerwünschte Frequenzänderungendes Sperrschwingers zu kontrollieren gestattet, anderseits die Auszählung der Kontakte erleichtert. Durch die Numerierung der Kontakte kann die Stellung des Kon-
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taktarmes auf der Kontaktbahn und damit eine eindeutige Zuordnung der entsprechenden Luftdruckwerte festgelegt werden, da sich während des Aufstieges der Kontaktarm nur in der Richtung abnehmenden Luftdruckes über die Kontaktbahn bewegen kann.
Die Druckdose hat in diesem System eine doppelte Aufgabe : Ausser zur Druckmessung dient sie als Schaltelement und in Verbindung mit dem Relais ersetzt sie eine eigene Schalteinrichtung.
Dieses System führt bei geringen Verunreinigungen der Kontaktbahn in feuchter Luft oder beim Durchgang der Sonde durch dichte Wolkenschichten zu einer teilweise leitenden Verbindung zwischen den Reference-Kontakten und den Feuchtekontakten.
In der Fig. 1 ist der praktisch häufigste Fall angenommen, dass sich nämlich eine solche nicht sichtbare, spurenhafte Verunreinigung an der Stelle k in feuchter Luft zum Widerstande k entwickelt hat, wobei sich k grössenmässig vom Meg-Ohm-Bereich bis zum Kurzschluss und auch zeitlich in ganz unberechenbarer Weise ändern kann.
Wie sich dieser Zustand auf die Temperaturmessung auswirkt, ist in der Fig. 3 dargestellt.
Ist k gleich dem Isolationswiderstand der Kontaktbahn, dann bleibt der Temperaturmesskreis : Temperaturelement g, Reference-Widerstand d und Sperrschwinger i ungestört.
Wenn jedoch k kleinere Werte annimmt, wirken die 6 Volt der Relaisspannung störend auf den Temperaturkreis, u. zw. um so ausgiebiger, je kleiner k wird. Die Temperaturmessung wird bei grossen Werten von k ungenau, bei kleinem k jedoch so offensichtlich falsch, dass der Aufstieg mit einer andern Sonde wiederholt werden muss.
Die oben erwähnten Mängel werden durch die in der Fig. 2 dargestellte Schaltung auf folgende Weise beseitigt :
Eine leitende Verbindung auf der Kontaktbahn an der Stelle k hat hier keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Temperaturmessung, wie das in der Fig. 4 dargestellte Schaltbild zeigt. Auch bei sehr kleinem k oder bei Kurzschluss zwischen den Reference-Kontakten b und den Feuchtekontakten c kann der Temperaturkreis nicht gestört werden.
Die elektrischen und mechanischen Relaisfehler werden grundsätzlich vermieden, da kein Relais benötigt wird.
Bei der erfindungsgemässen Schaltung kann auch das Temperaturelement, ebenso wie die Druckdose in dem bekannten Radiosondensystem eine Doppelrolle spielen, weil die Zeit-Frequenzkurve dieses Elementes infolge der Abnahme der Lufttemperatur mit der Höhe eine derZeit-Druckkurve verwandte Eigenschaft aufweist. Unter Ausnutzung dieser gesetzmässigen Eigenschaft des Temperaturverlaufes kann der Widerstand des Temperaturelementes ausser zur Temperaturmessung auch als Bezugswiderstand für weitere Messelemente, z. B. das Feuchteelement, eine lichtelektrische Zelle usw. dienen und dadurch die Relaisschaltung ersetzen.
Die Auswertung der Frequenzkurve eines solchen dem Temperaturelemenr parallelgeschalteten Mess- elementes erfolgt dann durch Bildung der Differenzen gegenüber den gleichzeitig gemessenen Werten der Temperaturkurve.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Radiosonde zur elektrischen Messung der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit usw. mittels Widerstandselementen od. dgl. mit einer Umschalteinrichtungzum wechselweisen Abgriff der elektrischen Messwerte, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandselement od. dgl. für die Temperaturmessung dauernd an Masse liegt und den Sender beeinflusst, während die übrigen Messelemente mittels der Umschaltenrichtung diesem Widerstandselement od. dgl. parallel schaltbar sind, wobei sich die Anordnung von Umschaltrelais erübrigt.
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