CN102661828A - 高精度气压自动测量装置 - Google Patents

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林宗桂
林开平
林墨
孙涵
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Abstract

一种高精度气压自动测量装置，高分辨率气压传感器，数据采集控制、通信及运行监控电路，备用电池均安在防腐、防盗、防水的密闭机箱内，密闭机箱埋入地下或置于密闭室内；气压传感器通过连通管与大气连接；连通管内安装有对空气流动阻尼减速起机械滤波作用的多孔纤维材料；密闭机箱内微处理器负责大气压力数据采集、指令接收、数据传输和运行监控，无线通信设备负责数据通信，太阳能电池板与后备电池负责系统供电。本发明综合使用了机械与数字滤波技术，有效滤除大气中各种非气象因素引起大气压力波动的干扰，充分发挥高分辨率气压传感器性能，提高气压测量精度，有利于对天气系统变化的精细化分析。

Description

高精度气压自动测量装置
技术领域
本发明涉及一种使用高分辨率气压传感器实现气压测量、特别是一种高精度气压自动测量装置。
背景技术
目前，公知的气压传感器的分辨率已达0.01Hpa，但普通自动气象站气压测量分辨率仅为0.1Hpa，不能满足天气系统精细化分析要求。这是由于普通自动气象站气压测量仪器中的气压传感器直接与大气相通，对各种非气象因素产生的空气波动无抗干扰能力，数据采集电路没有滤波措施，强烈的环境条件变化会对测量精度产生明显影响，不能充分发挥高分辨率气压传感器的测量性能，无法达到高精度气压测量要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种综合使用机械阻尼和数字滤波技术，具有抗非气象因素产生空气波动干扰、适合安放在野外或室内的高精度气压自动测量装置。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：高分辨率气压传感器、数据采集控制电路、通信及运行监控、备用电源均安放在具有防腐、防盗、防水的密闭机箱内，密闭机箱埋入地下或置于密闭室内；气压传感器通过连通管与大气连接；连通管内安装有对空气流动阻尼减速起机械滤波作用的多孔纤维材料；密闭机箱内数据采集控制电路的微处理器负责大气压力数据采集、指令接收、数据传输和运行监控；无线通信设备负责数据通信；太阳能电池板与后备电池组成发电和供电装置，负责整个系统供电。
在微处理器IC中固化有主程序、指令接收子程序、数据采集子程序、运行监控子程序，主程序循环调用子程序或响应子程序的中断请求，完成运行控制和数据传输。
电路中微处理器内固化的主程序能对所采集到的气压数据首先进行预置阈值限幅滤波，对一些突发的幅度过大的数据进行幅度限制处理，然后进行平滑滤波处理，滤除非气象因素变化所引起的气压波动。
本发明的有益效果是综合使用机械与数字滤波技术，有效滤除大气中各种非气象因素引起大气波动的干扰，充分发挥高分辨率气压传感器性能，提高气压测量精度，有利于对天气系统演变的精细化分析。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的电路结构图。
图3是本发明的微处理器主程序流程图。
图4是本发明的数据采集子程序。
图5是本发明的运行监控子程序。
具体实施方式
本发明的一种高精度气压自动测量装置，气压传感器1，数据采集与运行控制电路2，太阳能后备电池3，安放在具有防腐、防盗、防水的密闭相箱4内。硬质空气连通管5前端开孔，帽盖7与连通管5之间有缝隙。连通管5内安放空气流动阻尼多孔纤维材料6。连通管5末端固定在机箱4上。固定安装杆10上安装通信天线8，太阳能电池板9。
气压传感器1通过连通软管与硬连通管5末端连接。气压传感器1通过导线与电路2连接。电路2通过导线与天线8连接。电路2通过导线与太阳能后备电池3连接。太阳能后备电池3通过导线与太阳能电池板9连接。
本发明的设备在工作运行过程中，机箱整体埋入地下或安放在密闭性较好的室内，连通管5前端，通信天线8，太阳能电池板9置于开放空间中。空气从连通管5顶端孔隙进入，经多孔纤维材料6阻尼减速后，从与连通管5末端相连的软连通管进入气压传感器1内部，直接作用到气压敏感部件。气压传感器1产生随空气压力变化的电信号，并经导线送到电路2处理。电路2处理后的电信号经通信天线8发送。通信天线8接收到的指令送到电路2处理。太阳能后备电池3给电路2供电，并从太阳能电池板9获得所需电能补充。
本发明的电路工作原理是：指令接收模块M1接收到外来控制指令后，送到微处理器IC处理，控制调度整个系统工作过程。数据接收模块M2接收到气压传感器1送来的电信号后，经电平和格式等转换后送到微处理器IC处理。运行监控模块M3监测机箱内部工作环境温度，电源电压以及数据接收出错标志，当温度、电压正常且无数据错误时，定时向微处理器IC处理发中断请求，中断请求允许后送出运行正常标志信号；如果非正常时立即发出中断请求，中断请求允许后发出相应的错误标志信号。数据信号发送模块M4接收到微处理器IC送来的信号后送到天线8发送。
在图3所示程序中，电路加电后首先进行初始化，然后进入循环工作过程。循环开始时先处理运行指令，如无新指令则按原来数据采集方式进行，有新指令则重新安排数据采集运行方式。接着调用数据采集子程序进行数据采集。数据采集完毕后对数据进行平滑和阈值限幅等数字滤波处理。如果运行监控子程序没有中断请求，则直接发送数据。如果运行监控子程序有中断请求，则把气压采集数据与监控数据复合后进行发送。发送数据完毕后回到循环开始位置进入下一轮循环运行。
在图4所示子程序中，当子程序被主程序调用时，首先发复位指令，接着发读取数据指令，随后读取数据和校验，当字节已读完并校验正确，则将数据移入内存，结束返回主程序调用处。
在图5所示子程序中，电路加电后首先进行初始化，然后依次进入环境温度测量、工作电压测量、数据标志检查等步骤。如果环境温度、工作电压正常，数据无差错则定时向主程序发中断请求，如果监测数据不正常则立即向主程序发中断请求，中断允许后传出错数据并返回循环开始处进入新一轮循环。

Claims (3)

1.一种高精度气压自动测量装置，其特征是高分辨率气压传感器、数据采集控制电路、通信及运行监控、备用电池均安放在具有防腐、防盗、防水的密闭机箱内，密闭机箱埋入地下或置于密闭室内；气压传感器通过连通管与大气连接；连通管内安装有对空气流动阻尼减速起机械滤波作用的多孔纤维材料；密闭机箱内数据采集控制电路的微处理器负责大气压力数据采集、指令接收、数据传输和运行监控；无线通信设备负责数据通信；太阳能电池板与后备电池组成发电和供电装置，负责整个系统供电。
2.如权利要求1所述的高精度气压自动测量装置，其特征是在微处理器IC中固化有主程序、指令接收子程序、数据采集子程序、运行监控子程序，主程序循环调用子程序或响应子程序的中断请求，完成运行控制和数据传输。
3.如权利要求2所述的一种高精度气压自动测量装置，其特征是电路中微处理器内固化的主程序能对所采集到的气压数据首先进行预置阈值限幅滤波，对一些突发的幅度过大的数据进行幅度限制处理，然后进行平滑滤波处理，滤除非气象因素变化所引起的气压波动。
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