CN106225985A

CN106225985A - 基于温度补偿的大气压力测量装置

Info

Publication number: CN106225985A
Application number: CN201610561508.8A
Authority: CN
Inventors: 禹胜林
Original assignee: Wuxi Nuist Weather Sensor Network Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi Nuist Weather Sensor Network Technology Co Ltd
Priority date: 2016-07-18
Filing date: 2016-07-18
Publication date: 2016-12-14

Abstract

本发明公开了一种基于温度补偿的大气压力测量装置，包含壳体、超声波测距模块、真空盒、温度感应器、控制模块和显示模块；超声波测距模块、真空盒均固定在壳体内；真空盒中的一面为弹性金属制成的薄膜；超声波测距模块设置在真空盒的薄膜上，用于测量其与真空盒薄膜之间的距离；控制模块计算出真空盒薄膜的形变距离，然后结合环境温度在预先设定的“温度、形变距离和大气压力对照表”中找出匹配的大气压力，并将大气压力通过显示模块显示出来。本发明结构简单，使用方便，无需消除机械摩擦力，且无需订正即可直接使用得到的大气压力。

Description

基于温度补偿的大气压力测量装置

技术领域

本发明涉及气压测量领域，尤其涉及一种基于温度补偿的大气压力测量装置。

背景技术

大气压力计是测量地球表面覆盖有一层厚厚的由空气组成的大气层。在大气层中的物体，都要受到空气分子撞击产生的压力，这个压力称为大气压力。也可以认为，大气压力是大气层中的物体受大气层自身重力产生的作用于物体上的压力。

由于地心引力作用，距地球表面近的地方，地球吸引力大，空气分子的密集程度高，撞击到物体表面的频率高，由此产生的大气压力就大。距地球表面远的地方，地球吸引力小，空气分子的密集程度低，撞击到物体表面的频率也低，由此产生的大气压力就小。因此在地球上不同高度的大气压力是不同的，位置越高大气压力越小。此外，空气的温度和湿度对大气压力也有影响。

在物理学中，把纬度为45度海平面（即拔海高度为零）上的常年平均大气压力规定为1标准大气压（atm）。此标准大气压为一定值。其值为 1标准大气压=760毫米汞柱 =1.033工程大气压 =1.0133 X 10的5次方帕=0.10133MPa

大气压力的产生是地球引力作用的结果，由于地球引力，大气被“吸”向地球，因而产生了压力，靠近地面处大气压力最大。气象科学上的气压，是指单位面积上所受大气柱的重量(大气压强)，也就是大气柱在单位面积上所施加的压力。

气压的单位有毫米和毫巴两种：以水银柱高度来表示气压高低的单位，用毫米(mm)。例如气压为760毫米，就是表示当时的大气压强与760毫米高度水银柱所产生的压强相等。另一种是天气预报广播中经常听见的毫巴(mb)。它是用单位面积上所受大气柱压力大小来表示气压高低的单位。1毫巴=1000达因/平方厘米(1巴=1000毫巴)。因此，1毫巴就表示在l平方厘米面积上受到l000达因的力。气压为760毫米时相当于1013.25毫巴，这个气压值称为一个标准大气压。

气压是随大气高度而变化的。海拔愈高，大气压力愈小；两地的海拔相差愈悬殊，其气压差也愈大。

大气柱的重量还受到密度变化的影响，空气的密度愈大，也就是单位体积内空气的质量愈多，其所产生的大气压力也愈大。

测量大气压力一般使用水银气压表或空盒气压表。

水银气压表测量较为精确，但是设置麻烦，且不方便携带。

空盒气压表又称固体金属气压表。是一种轻便的测定大气压力的仪器。它是利用大气作用于金属空盒上（盒内接近于真空）的压力，使空盒变形，通过杠杆系统带动指针，使指针在刻度盘上指出当时气压的数值。

空盒气压表使用时先将空盒气压表水平放置，用手指轻轻扣敲仪器外壳或表面玻璃，以消除传动机构中的摩擦。观察时指针与镜面指针相重叠，此时指针所指数值即为气压表示值，读数准确到小数一位。由于空气盒薄膜的弹性受温度的影响，因此，读取的气压表示值只有经过订正后方能使用。

由此可见，空盒气压表虽然方便，但是，一方面，需要消除传动机构的摩擦，不但麻烦，而且精度不能保证，另一方面，需要人工从表盘读数，存在误差；此外，受温度影响，读取的气压表示值还需要经过订正才能使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于温度补偿的大气压力测量装置。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于温度补偿的大气压力测量装置，包含壳体、超声波测距模块、真空盒、温度感应器、控制模块和显示模块，所述控制模块分别和超声波测距模块、温度感应器、显示模块电气相连；

所述超声波测距模块、真空盒均固定在壳体内；

所述真空盒中的一面为弹性金属制成的薄膜；

所述超声波测距模块设置在真空盒的薄膜上，用于测量其与真空盒薄膜之间的距离，并将其传递给所述控制模块；

所述温度感应器用于感应环境温度，并将其传递给所述控制模块；

所述显示模块设置在壳体的外表上，用于显示大气压力；

所述控制模块用于根据环境温度和超声波测距模块测得的距离计算出真空盒薄膜的形变距离，然后结合环境温度在预先设定的“温度、形变距离和大气压力对照表”中找出匹配的大气压力，并将大气压力通过显示模块显示出来。

作为本发明基于温度补偿的大气压力测量装置进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用AVR系列单片机。

作为本发明基于温度补偿的大气压力测量装置进一步的优化方案，所述控制模块的处理器采用Atmega168PA单片机。

作为本发明基于温度补偿的大气压力测量装置进一步的优化方案，所述温度感应器采用IC温度感应器。

作为本发明基于温度补偿的大气压力测量装置进一步的优化方案，所述IC温度感应器的型号为AD590。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 结构简单，使用方便；

2. 直接读取数字，无需观测表盘；

3. 无需订正，读取的数字能够直接使用。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明公开了一种基于温度补偿的大气压力测量装置，包含壳体、超声波测距模块、真空盒、温度感应器、控制模块和显示模块，所述控制模块分别和超声波测距模块、温度感应器、显示模块电气相连；

所述超声波测距模块、真空盒均固定在壳体内；

所述真空盒中的一面为弹性金属制成的薄膜；

所述显示模块设置在壳体的外表上，用于显示大气压力；

所述控制模块的处理器采用AVR系列单片机，型号为Atmega168PA。

所述温度感应器采用IC温度感应器，型号为AD590。

本发明还公开了一种基于温度补偿的大气压力测量装置的控制方法，包含以下步骤：

步骤1），控制超声波测距模块朝真空盒薄膜发出超声波，并开始计时；

步骤2），超声波测距模块接收到真空盒薄膜发射的超声波时结束计时，得到超声波在超声波测距模块和真空盒薄膜之间的往返时间；

步骤3），通过温度感应器得到环境温度；

步骤4），根据环境温度在预先设定的“温度和超声波速度对照表”中找到当前环境温度下匹配的超声波速度，并结合超声波在超声波测距模块和真空盒薄膜之间的往返时间，计算出超声波在超声波测距模块和真空盒薄膜之间的距离；

步骤5），将步骤4）中得到的距离与预先设置的超声波测距模块与真空盒薄膜之间的初始距离阈值作差得到真空盒薄膜的形变距离；

步骤6），根据当前的环境温度、真空盒薄膜的形变距离在预先设定的“温度、形变距离和大气压力对照表”中找出匹配的大气压力；

步骤7），控制显示模块显示步骤6）中得到的大气压力。

超声波速度与温度的对应关系如下：

温度（℃）	-30	-20	-10	0	10	20	30	100
									波速（m/s）	313	319	325	323	338	344	349	386

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.基于温度补偿的大气压力测量装置，其特征在于，包含壳体、超声波测距模块、真空盒、温度感应器、控制模块和显示模块，所述控制模块分别和超声波测距模块、温度感应器、显示模块电气相连；

所述超声波测距模块、真空盒均固定在壳体内；

所述真空盒中的一面为弹性金属制成的薄膜；

所述显示模块设置在壳体的外表上，用于显示大气压力；

2.根据权利要求1所述的基于温度补偿的大气压力测量装置，其特征在于，所述控制模块的处理器采用AVR系列单片机。

3.根据权利要求2所述的基于温度补偿的大气压力测量装置，其特征在于，所述控制模块的处理器采用Atmega168PA单片机。

4.根据权利要求1所述的基于温度补偿的大气压力测量装置，其特征在于，所述温度感应器采用IC温度感应器。

5.根据权利要求4所述的基于温度补偿的大气压力测量装置，其特征在于，所述IC温度感应器的型号为AD590。