高空气象探测——400M数字式电子探空仪接收硬件.doc

单元标题：第十三章 400M数字式电子探空仪接收硬件 第一节 基本工作原理 第二节 GTC1-4型高空数据处理器 第三节 雷达数据解调板结构与原理 第四节 数据处理器 教学时数：（2）学时，其中理论（2）学时，实验（0）学时，上机（0）学时，其他（0）学时： 教学目的与要求： 掌握400M数字式电子探空仪接收硬件的基本工作原理、组成、数字采集板功能、数据处理器组成与功能、雷达数据解调板结构与原理 主要教学内容： 400M数字式电子探空仪接收硬件的基本工作原理、组成、数字采集板功能、数据处理器组成与功能、雷达数据解调板结构与原理。 教学重点与难点： 400M数字式电子探空仪接收硬件的基本工作原理、组成。 课后作业： 1、400M数字式电子探空仪接收硬件的基本工作原理？ 2、400M数字式电子探空仪接收硬件的组成。 课后体会： 最好通过实物讲解，来讲授400M数字式电子探空仪接收硬件的基本工作原理、组成、数字采集板功能、数据处理器组成与功能、雷达数据解调板结构与原理的内容。 第十三章 400M数字式电子探空仪接收硬件 第一节 基本工作原理 一、组成：由400M数字式电子探空仪、雷达数据解调板、数据处理器。 二、工作原理：TPU传感器将气象要素物理量变换成电脉冲量，然后輸至数字采集板变换成数字信号輸至无线电应答器，经载波调制后，将探测数字化数据信息发送到地面站。 为保证气象要素测量与采集变换使探空与测风严格同步，传感器和采集板分别输出要素选择脉冲、周期复位脉冲、时分控制信号，控制采集板以及无线电应答器。 1、TPU传感器与采集器输出信号的时间关系图： 为保证采集板和无线电应答器稳定工作，注水电池组输出的＋26V经7824三端稳压器输出＋24V电压对无线电应答器供电。＋24V再经78L05三端稳压器输出＋5V对采集板供电。 TPU传感器输出的六组频率的含义如下： fs：探空仪保温盒内的温度，作为对压力敏感元件温度修正的依据。 fp：为气压要素频率。 fk2：校正频率2，用以对探空仪变换电路进行实时校正。 ft：为温度要素频率。 fu：为湿度要素频率。 fk1：校正频率1，用以对探空仪变换电路进行实时校正。 TPU传感器输出的六路信号频率范围： Fs：9000－10000Hz，盒内温度信号； Fp：9000－10000Hz，气压信号； fk2：7000－8100Hz，10pf基准频率； Ft：7000－9800Hz，气温信号（始终fk-ft≧200Hz）； Fu：7000－9800Hz，湿度信号（始终fk-fu≧200Hz）； fk1：9000－10000Hz，0pf基准频率； 3、数字采集板功能：将VaisalaRS80TPU传感器输出的TPU模拟脉冲信号转换成数字信号及0码位脉冲38.4KHz的付载波输出，同时输出时分控制信号。 数字采集板由输入电路、采集/变换电路及付载波调制等电路组成。 原理框图： 4、探空仪检定系数 探空仪检定系数是数据处理器将探空仪发送的频率变换成TPU要素真值的依据。探空仪检定系数格式如下： 第一行：A字头数组为探空仪编码，该编码是自动寻找该检定系数的依据。 第二行：数组为探空仪编号，该编号贴在探空仪包装上。 第三行—第四十九行：即PY0—MCS，为TPU检定系数。 第五十行—第七十二行：即JU0—JT5，为TPU修正系数。 第七十三行—第七十四行：即XZ1—XZ2止，为频率修正系数。 在每开一箱探空仪时，需将该箱探空仪检定系数光盘数据复制到探测数据处理软件中的JD文件夹中。当检定系数光盘出现问题时，检定系数可利用配发的检定系数表人工输入到JD文件夹中。 第二节 GTC1-4型高空数据处理器 GTC1-4型高空数据处理器与400M数字式电子探空仪及701二次测风雷达配合，将探测的TPU实时频率数据变换成TPU气象要素值及系统修正，并采用RS232c串行通讯标准传送到数据终端。 一、结构 GTC1-4高空探测数据处理器原理框图： GTC1-4高空探测数据处理器由雷达数据解调板和数据处理器所组成。数据处理器由数据处理板、数值计算板及电源所组成。 二、功能： （1）雷达数据解调板：将雷达检波输出的探空数组视频信号，通过放大、积分、积累恢复出探空频率数组。传送速率为2400bps。 （2）数据处理板：将解调板输出的无标识符的探空频率数组变换成具有标识符的频率数组。传送速率将2400bps变换成4800bps （3）数值计算板：将数据终端主机输送来的代时间的经校正的探空频率数组变换成气象要素数据；并对其输出的气象要素数据进行温度、基点修正。 三、数据处理器指示灯说明： 1、视频指示灯：指示雷达解调板是否有原始探空频率数组输出。当该指示灯无指示时，说明解调板或雷达相关电路发