АЭРОЛОГИЧЕСКИЙ РАДИОЗОНД

Полезная модель относится к измерительной техники и может быть использовано в метеорологических радиозондах для измерения вертикального профиля метеовеличин в атмосфере, например температуры, влажности. Полезная модель может быть также использована в устройствах преобразования информации резистивных и потенциальных датчиков.
Аэрологический радиозонд производит преобразование нескольких метеовеличин в радиотелеметрический сигнал и передает их по радиоканалу на наземную станцию сопровождения.
С начала использования радиозондов стоит проблема измерения метеовеличин в широком диапазоне воздействующих факторов, температуры от минус 90 до плюс 50°С, влажности от 10 до 99%, высотности до 30-40 километров, солнечной радиации, космического излучения и т.д. Наибольшие трудности возникают при измерении влажности, особенно на больших высотах из-за низкого содержания влаги в атмосфере при больших значениях отрицательных температур. При этом к измерительным приборам предъявляются высокие требования по точности измерения,
массово-габаритным характеристикам, энергопотреблению и низкой стоимости. Требования эти довольно противоречивы. Известен радиозонд содержащий радиопередатчик, блок управления канальными интервалами времени, интегратор, компаратор, измерительную цепь, содержащую двухпозиционный переключатель, операционный усилитель и два параллельно соединенных резистивных делителя, первый из которых включает последовательно соединенные резистивный датчик метеовеличины и образцовый резистор, а второй делитель включает два последовательно соединенных образцовых резистора при этом средние точки резистивных делителей раздельно подключены к входам двухпозиционного переключателя, выход которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, выход которого подключен к точке соединения резистивного датчика метеовеличины с крайней точкой второго делителя, управляющий вход двухпозиционного переключателя соединен с первым выходом блока управления канальными интервалами времени. Недостатком этого радиозонда является нестабильность характеристики преобразования измерительной цепи при изменении условий эксплуатации. (Методы и средства зондирования атмосферы. Труды Центральной аэрологической обсерватории. Вып. 168, М.: Гидрометеоиздат, 1990, с.56-69.).
Известен серийный радиозонд МР3-3А (см. Н.А.Зайцева, «Аэрология» г.Ленинград, Гидрометеоиздат, 1990, стр.187-191.), который содержит датчик температуры, датчик влажности, электронный коммутатор, измерительный преобразователь, формирователь импульсов, сверхрегенеративный приемопередачик, антенну, стабилизаторы напряжения и тока, батарею электропитания радиозонда, который принимается за прототип.
Недостатком данного устройства является его высокая погрешность измерения, особенно на больших высотах, большое количество комплектующих элементов, снижающее надежность устройства, необходимость ручной настройки функциональных узлов устройства, недостаточная стабильность измерительного преобразователя, построенного на основе резистивно-емкостной цепи, низкая технологичность сборки устройства.
Технической задачей полезной модели является уменьшение погрешности измерения, отсутствие ручной настройки функциональных узлов устройства, уменьшение количества комплектующих элементов, применение автоматического монтажа, повышение надежности устройства.
Поставленная задача решена тем, что: аэрологический радиозонд содержащий датчики температуры, влажности, батарею электропитания радиозонда, сверхрегенеративный
приемопередатчик, антенну состоящую из активного четвертьволнового несимметричного вибратора, емкостной шайбы и электрического противовеса, печатную плату на которой смонтированы электронный коммутатор, измерительный преобразователь, опорный резистор, формирователь определения канала измерения, формирователь импульсов с генератором частоты, стабилизаторы напряжений и тока, отличающийся тем, что в качестве электрического противовеса использована сторона печатной платы, измерительный преобразователь выполнен в виде генератора, управляемого напряжением, снимаемым с опорного резистора или датчиков влажности или температуры, формирователь определения канала выполнен на программируемом логическом устройстве (РLD),например на программируемой логической интегральной схеме или микропроцессоре, формирователь импульсов с генератором частоты выполнен с использованием кварцевого генератора и делителя с переменным коэффициентом деления на программируемом логическом устройстве (PLD), причем выходы опорного резистора датчика температуры и датчика влажности соединены со входами электронного коммутатора, выход которого соединен с входом измерительного преобразователя, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, другой вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, один выход
формирователя импульсов соединен с входом сверхрегенеративного приемопередатчика, второй выход соединен с входом формирователя определения канала измерения, выход которого соединен с управляющим входом электронного коммутатора, выходы стабилизатора напряжений соединены с входами опорного резистора, датчика температуры и датчика влажности, электронного коммутатора, измерительного преобразователя, формирователя импульсов, формирователя определения канала измерения, стабилизатора тока, выход стабилизатора тока соединен с соответствующим входом сверхрегенеративного приемопередатчика, выход которого подключен к антенне, выход батареи электропитания соединен с входом стабилизатора напряжений.
На фиг. дана структурная схема, заявленного аэрологического радиозонда.
Аэрологический зонд содержит: опорный резистор 1,датчик температуры 2, датчик влажности 3, электронный коммутатор 4, измерительный преобразователь 5, формирователь импульсов 6 с генератором частоты 7, формирователь определения канала измерения 8, сверхрегенеративный приемопередатчик 9, стабилизаторы напряжений 10 и тока 11, батарею электропитания 12, печатную плату 13, антенно-фидерное устройство 14, состоящее из активного четвертьволнового несимметричного вибратора 15,
емкостной шайбы 16 и электрического противовеса 17, в качестве которого использована сторона печатной платы 13. Выходы опорного резистора 1, датчика температуры 2 и датчика влажности 3 соединены со входами электронного коммутатора 4, выход которого соединен с входом измерительного преобразователя 5, выход которого соединен с входом формирователя импульсов 6, другой вход которого соединен с выходом кварцевого генератора 7, один выход формирователя импульсов 6 соединен с входом сверхрегенеративного приемопередатчика 9, второй выход соединен с входом формирователя определения канала измерения 8, выход которого соединен с управляющим входом электронного коммутатора 4, выходы стабилизатора напряжений соединены с входами опорного резистора 1, датчика температуры 2 и датчика влажности 3, электронного коммутатора 4, измерительного преобразователя 5, формирователя импульсов 6, формирователя определения канала измерения 7, стабилизатора тока 11, выход стабилизатора тока соединен с соответствующим входом сверхрегенеративного приемопередатчика 9, выход батареи электропитания соединен с входом стабилизатора напряжений 10. Аэрологический радиозонд работает следующим образом: Питание с батареи электропитания 12 поступает на вход блока стабилизатора напряжений 10, далее на входы опорного резистора 1, датчика температуры 2 и датчика влажности 3, электронного
коммутатора 4, измерительного преобразователя 5, формирователя импульсов 6, формирователя определения канала измерения 7, стабилизатора тока 11, с выхода стабилизатора тока 11 питание поступает на соответствующий вход сверхрегенеративного приемопередатчика 9 и с его выхода сигнал поступает на антенно-фидерное устройство 14. С выхода генератора 7 сигнал тактовой частоты поступает на один вход формирователя импульсов 6, одновременно на другой вход поступает управляющий сигнал с выхода измерительного преобразователя 5, с выхода формирователя импульсов на вход сверхрегенеративного приемопередающего устройства 9 поступает частота суперизации. В результате этого сверхрегенеративное приемопередающее устройство передает через антенно-фидерное устройство 14 радиосигнал на наземную станцию сопровождения. С другого выхода формирователя импульсов 6 эта же частота суперизации поступает на вход формирователя определения канала измерения 8, в блоке формирования определения канала измерения происходит формирование управляющих сигналов для определения канала измерения, а с его выхода поступают управляющие сигналы на управляемый вход электронного коммутатора 4. Электронный коммутатор 4 в зависимости от состояния сигналов в формирователе определения канала измерения 8 подключает к
измерительному преобразователю 5 опорный резистор 1, датчик температуры 2 или датчик влажности 3. С выхода опорного резистора 1, датчика температуры 2 и датчика влажности 3 напряжение поступает через электронный коммутатор 4 на вход измерительного преобразователя 5, в измерительном преобразователе 5 напряжение преобразуется в частоту с помощью генератора, управляемого напряжением. Эта частота с выхода измерительного преобразователя 5 поступает на вход формирователя импульсов 6.
Заявленный аэрологический радиозонд по сравнению с аналогичными известными устройствами обеспечивает уменьшение погрешности измерения, отсутствие ручной настройки функциональных узлов устройства, уменьшение количества комплектующих элементов, применение автоматического монтажа, повышение надежности устройства. В настоящее время аэрологический радиозонд проходит опытную проверку, которая подтверждает достижение указанного выше положительного эффекта.