DE824762C

DE824762C - Radiosonde

Info

Publication number: DE824762C
Application number: DEP4600A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Gerhard Mueller
Original assignee: HANS GERHARD MUELLER DR
Current assignee: HANS GERHARD MUELLER DR
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-12-13

Description

Radiosonde Die Erfindung bezieht sich auf eine Radiosonde, (1. h. ein zur blitnahme durch Pilotballone geeignetes Gerät zur selhsttätigen Fernübermittlung von Meßgrößen, insbesondere meteorologischer Zustandsgrößen mit optischem Impulsgeber.Radiosonde The invention relates to a radiosonde, (1. h. A Device suitable for automatic remote transmission to be carried by pilot balloons of measured variables, in particular meteorological state variables with an optical pulse generator.

Geräte dieser Art, die neben den Meßelementen und dem optischen Impulsgeber noch mit einem Sender zur Funkübertragung ausgerüstet sind, werden mit Pilotballonen in große Höhen bis in die Stratosphäre gebracht, um von dort Meßgrößen, wie Luftdruck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windrichtungen, Windstärke, Strahlungen, luftelektrische Größen usw., durch Funkübertragung einem an beliel)iger Stelle stationierten Empfänger mitzuteilen. Für diese Geräte werden besonders geringes Gewicht (300 bis 1200 g einschließlich Batterien), geringer Energieverbrauch sowie außerdem geringe I-lerstellungskosten gefordert. Devices of this type, in addition to the measuring elements and the optical pulse generator are still equipped with a transmitter for radio transmission, are with pilot balloons brought to great heights into the stratosphere in order to measure variables such as air pressure, Temperature, humidity, wind directions, wind strength, radiation, air-electric Sizes, etc., by radio transmission to a receiver stationed at any point to communicate. These devices are particularly lightweight (300 to 1200 g including batteries), low energy consumption and also low production costs required.

Während die Mehrzahl aller bekannten Radiosonden mit mechanischer Abtastung der Ausschläge der Nießelemente arbeitet, ist vor einiger Zeit eine mit einem optischen Impulsgeber ausgerüstete Radiosonde vorgeschlagen worden, bei der zur Abtastung Lichtstrahlen Verwendung finden, die von einer ruhenden Lichtquelle ausgehen und über einen Drehspiegel sowie einen Ringspiegel einer Photozelle zugeleitet werden. Die abtastenden Lichtstrahlen werden bei diesem bekannten Vorschlag von Blenden gesteuert, die ihrerseits von mechanisch arbeitenden Meßelementen angetrieben werden. Diese mechanische Blendensteuerung hat sich wegen der ihr innewohnenden rein mechanischen Mängel in den außergewöhnlichen klimatischen Verhältnissen, unter denen die Radiosonden arbeiten müssen, nicht bewährt, so daß sich das bekannte Gerät in der Praxis nicht einführen konnte. While the majority of all known radiosondes have mechanical Sampling of the deflections of the usable elements is one of the works some time ago an optical pulse generator equipped radiosonde has been proposed in the for scanning light rays are used, which are from a stationary light source go out and fed to a photocell via a rotating mirror and a ring mirror will. The scanning light beams are in this known proposal of Controlled diaphragms, which in turn are driven by mechanically operating measuring elements will. This mechanical aperture control has become because of its inherent purely mechanical defects in the exceptional climatic conditions, under which the radiosondes have to work, not proven, so the well-known device could not introduce in practice.

Nach der Erfindung sollen nun die Mängel des I>ekannten Gerätes dadurch vermieden werden, daß die meteorologischen Zustandsgrößen durch elektrische Meßelemente in elektrische Größen umgewandelt werden, die einem Spiegelgalvanometer zugeführt werden, und daß der Ausschlag dieses Spiegelgalvanometers von einem optischen Impulsgeber in einen zeitlichen Abstand zweier Lichtsignale verwandeln wird, die ihrerseits in elektische, den drahtlosen Sender modulierende Signale umgewandelt werden. Dadurch, daß zur Temperatur- und psychrometrischen Feuchtemessung grundsätzlich gleichartig aufgebaute Widerstandsthermometer oder Thermoelemente Verwendung finden, erfolgt im Gegensatz zu allen anderen bekannten Radiosonden die Temperatur- und Feuchtemessung nach einer exakt eichfähigen physikalisch anerkannten Methode, insbesondere ist es hierbei im Gegensatz zu den älteren Verfahren möglich, die bei aerologischen Messungen bei wenigen Nlillibar Luftdruck auftretenden äußerst schädlichen Fehler infolge der Trägheit und der Verstrahlung des Temperaturfühlers völlig zu vermeiden. Das erfindungsgemäße Gerät hat weiter den Vorteil, eine hypsometrische Luftdruckmessung zu gestatten und so von den schädlichen Eigenschaften der .\neroidbarometer (Temperaturabhängigkeit, l Hysterese, Alterungseffekte) unabs gängig zu werden. Die Verwendung eines allgemein verwendbaren Galvanometers gestattet schließlich die Erweiterung des Meßprogramms der Radiosonde auf Strahlungsmessungen, luftelektrische Messungen und ähnliches. According to the invention, the shortcomings of the known device should now be addressed be avoided that the meteorological state variables by electrical Measuring elements are converted into electrical quantities, which a mirror galvanometer are supplied, and that the deflection of this mirror galvanometer from an optical Pulse generator will transform into a time interval between two light signals that in turn converted into electrical signals that modulate the wireless transmitter will. Because of the fact that for temperature and psychrometric humidity measurement in principle Resistance thermometers or thermocouples with a similar structure are used, In contrast to all other known radiosondes, the temperature and Moisture measurement according to an exactly calibratable, physically recognized method, in particular it is possible here in contrast to the older methods, the aerological ones Measurements at a few Nlillibar air pressure occurring extremely harmful errors to be avoided completely due to the inertia and radiation of the temperature sensor. The device according to the invention has the further advantage of a hypsometric air pressure measurement and thus of the harmful properties of the. \ neroidbarometer (temperature dependence, l hysteresis, aging effects) to become inevitable. The use of a general usable galvanometer finally allows the expansion of the measuring program the radiosonde to radiation measurements, air-electrical measurements and the like.

Zweckmäßig werden nach der Erfindung als LIeßelemente Thermoelemente und/oder Widerstandsthermometer verwendet. According to the invention, thermocouples are expediently used as LIeßelemente and / or resistance thermometers are used.

In der Zeichnung ist der bei der Erfindung angewendete optische Impulsgeber als Beispiel in schematischer Form wiedergegeben. In the drawing is the optical pulse generator used in the invention shown as an example in schematic form.

Fig. I zeigt das Schema des Strahlenganges im Vertikalschnitt. Fig. I shows the diagram of the beam path in vertical section.

Fig. 2 zeigt dasselbe Schema im Horizontalschnitt. Fig. 2 shows the same scheme in horizontal section.

Die zur Übermittlung der Meßgrößen von Luftdruck, Temperatur, Feuchtigkeit sowie gegebenenialls zusätzlichen Größen (Strahlung oder luftelektrischen Größen) bestimmte Radiosonde nach der Erfindung verwendet als Meßelemente Thermoelemente und/oder Widerstandsthermometer. Die von diesen Elementen abgegebene Stromstärke wird von einem Spiegelgalvanometer angezeigt, dessen jeweilige Stellung durch die nachsltehend beschriebene Einrichtung abgetastet und in eine Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Signalen des Radiosondesenders verwandelt wird. The one for the transmission of the measurands of air pressure, temperature, humidity as well as any additional quantities (radiation or air-electrical quantities) certain radiosonde according to the invention uses thermocouples as measuring elements and / or resistance thermometer. The amperage emitted by these elements is indicated by a mirror galvanometer, the respective position of which is indicated by the The device described below is scanned and in a time difference between two successive signals of the radio probe transmitter is transformed.

Die Abtastvorrichtung besteht aus einer Glühlampe L, die stetig oder intermittierend einen DrehspiegelS, beleuchtet. Der Drehspiegel Sl wirft das von L ausgehende Licht durch Linse oder Hohlspiegel gebündelt auf den feststehenden Ringspiegel 52 Der Ringspiegel S2 ist ein Teil eines zur Drehachse des Drehspiegels Si koaxialen Zylinders. Der vom Ringspiegel S2 reflektierte Lichtstrahl dreht sich mit der doppelten Winkelgeschwindigkeit des Drehspiegels Sl um dessen Achse und fällt ständig auf den Galvanometerspiegel 53 des Spiegelgalvanometers G. Die Achse des Spiegelgalvanometers G fällt mit der Achse des Drehspiegels SX zusammen. Der vom Galvanometerspiegel reflektierte Strahl läuft mit der doppelten Winkelgeschwindigkeit des Drehspiegels St um, jedoch in der entgegengesetzten Drehrichtung. Ein Teil des vom Drehspiegel St reflektierten Lichtes trifft bei einer bestimmten Stellung des Drehspiegel, während jeder Umdrehung für einen kurzen Augenblick unmittelbar den feststehenden Spiegel S4. Der Spiegel 54 führt das auf ihn gefallene Licht unmittelbar einer Photozelle Ph zu. The scanning device consists of an incandescent lamp L, which is steady or a rotating mirror S, illuminated intermittently. The rotating mirror Sl throws that from L outgoing light through lens or concave mirror focused on the fixed Ring mirror 52 The ring mirror S2 is part of the axis of rotation of the rotating mirror Si coaxial cylinder. The light beam reflected by the ring mirror S2 rotates with twice the angular speed of the rotating mirror Sl about its axis and constantly falls on the galvanometer mirror 53 of the mirror galvanometer G. The axis of the mirror galvanometer G coincides with the axis of the rotating mirror SX. Of the The beam reflected by the galvanometer mirror travels at twice the angular velocity of the rotating mirror St around, but in the opposite direction of rotation. Part of the light reflected by the rotating mirror St hits at a certain position of the Rotating mirror, during each rotation for a brief moment immediately the fixed mirror S4. The mirror 54 guides the light that has fallen on it directly to a photocell Ph.

Das vom Galvanometerspiegel S3 reflektierte Licht trifft die Photozelle Pl in einem von der Stellung dieses Spiegels und damit vom Galvanometerausschlag abhängigen Zeitpunkt während eines jeden Umlaufs des Drehspiegels Sl. Der Zeitunterschied, gemessen in Bruchteilen der Umlaufzeit des Drehspiegels Sl, zwischen den über die SpiegelS, und S4 und den über die SpiegelS,, S2, 53 gelaufenen, die Photozelle P11 treffenden Lichtsignalen ist somit ein Maß für den Galvanometerausschlag und damit für die vom Galvanometer angezeigte Meßgröße.The light reflected by the galvanometer mirror S3 hits the photocell Pl in one of the position of this mirror and thus of the galvanometer deflection dependent point in time during each revolution of the rotating mirror Sl. The time difference, measured in fractions of the revolution time of the rotating mirror Sl, between the over the MirrorS, and S4 and the photo cell P11 that has passed over the mirrors S ,, S2, 53 relevant light signals is therefore a measure of the galvanometer deflection and thus for the measured variable displayed by the galvanometer.

Claims

PATENT CLAIMS I. Device suitable for taking along with pilot balloons for the automatic remote transmission of measured variables, in particular meteorological state variables with an optical pulse generator, characterized in that the meteorological state variables are converted by electrical measuring elements into electrical quantities that one Mirror galvanometer are supplied, and that the deflection of this mirror galvanometer by an optical pulse generator at a time interval between two light signals which in turn is transformed into electrical, modulating the wireless transmitter Signals are converted.

2. Radiosonde according to nnspruchI, characterized in that as measuring elements Thermocouples and / or resistance thermometers are used.