高空气象探测——GTS1型数字探空仪.doc

单元标题：第七章 GTS1型数字探空仪 第三节?探空仪的工作原理 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： 掌握探空仪的基本工作原理，了解温度传感器、湿度传感器、气压传感器、智能转换器、发射机的组成和感应原理。 主要教学内容： 探空仪的基本工作原理，了解温度传感器、湿度传感器、气压传感器、智能转换器、发射机的组成和工作原理 教学重点与难点： 探空仪的基本工作原理，温度传感器、湿度传感器、气压传感器、智能转换器、发射机的组成和工作原理。 课后作业： 1、GTS1型数字探空仪的工作原理如何？ 2、温度传感器阻值范围如何？ 3、湿度传感器的构成和使用原理？比阻值的定义？ 4、智能转换器主要功能如何？ 课后体会： 通过教学，使学生对GTS1型数字探空仪的基本工作原理有了一定的认识，基本掌握了温度传感器、湿度传感器、气压传感器、智能转换器、发射机的组成和工作原理 第三节?????探空仪的工作原理 基本原理：探空仪升空中，热敏电阻、硅压敏电桥、湿敏电阻分别随大气的T、P、U变化而改变阻值大小或输出电压大小，这些变化值通过智能转换器转变成不同的二进制数据。智能转换器同时将这些探测到的气象资料信息，调制到期1675MHz发射机上，使其产生不同的工作状态，向地面GFE（1）型测风雷达发射T、P、U无线电二进制代码和测距应答脉冲，以完成0—30Km垂直高度的温、压、湿、风向和风速的综合探测。 一、传感器 1、温度传感器：采用GPW2型棒状热敏电阻，在测量温度范围内（55℃— -90℃），阻 值限定在9KΩ—700KΩ，阻体长10mm，直径1mm左右，表面有高反射率涂层，短波反射率＞93%，但长波吸收率＞90%。GPW2热敏电阻出厂时已焊在探空仪纸盒盒盖内的白色塑料支架上。 气压附温测量采用GPW3型棒状热敏电阻。阻体长6.5mm，直径0.65mm，其安装在气压传感器外壳内,用胶水封固。 为了实现热敏电阻测温功能，首先要进行热敏电阻的温度特性校准，以获得R—T特性曲线。特性校准点数量根据R—T特性的计算公式确定，在保证测量精度的基础上，尽量减少校准点避免浪费校准工时。 GPW2热敏电阻的长短波辐射带来到误差经过订正，可保证高空测温精度。 （1）辐射误差订正 探空仪热敏电阻的温度元件存在着长波辐射误差、太阳辐射误差及滞后误差，对这些误差需要进行订正。热敏电阻温度元件不同，其误差大小不同，其误差订正方法由厂家提供，现以直径为1mm的白色杆状热敏电阻为例加以说明： ①长波辐射误差（PDTL） 其中：F：温度元件接收到的长波辐射；T：温度元件绝对温度（K）；Nu：为努塞特数： 其中：PW：通风量： 其中：P(I-1)、P(I)为相继两分钟相应的气压（hPa），I为施放后的分钟数。 ②太阳辐射误差 （1）日高角计算： 施放到第I分钟时的日高角h（o）： 式中参数x=sin(h) (注：当参数x=1 时，h为90°) 其中：：为度转化为弧度的系数，其值为 2π/360； ：是测站纬度(o)； 　：为太阳视赤纬 (rad)： 其中：( 为以弧度计的施放日期角： 其中：DAYN：全年累计到上月底的总天数； DAY ：当月施放日期； ：时角（弧度）： 其中：BT为施放到第I分钟的北京时（小时）, LGT是测站经度(度)，为时差（分），是真太阳时与平太阳时之差。 计算法： 其中：HOUR：施放瞬间(北京时)小时数， MIN：施放瞬间分钟数， I：施放后的分钟数。 计算法： 其中：为以弧度计的日期角。 ③辐射误差计算公式 太阳辐射误差(PDT)： 其中： h ：日高角（°） REF：地气系统（特别是云顶）的反射率： 其中：CH ：云层厚度（km） ：云量，满天有云时Nc为1。 A为太阳辐射强度随气压和日高角变化的削减因子： 其中：P(0)、P(I)分别为地面及施放I分钟后的气压（hPa），h为日高角（°）。