氣象要素信號(hào)模擬器研制.pdf

1、目錄mmAbstract第一章緒論1.1研究背景及意義1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排第二章模擬器整體設(shè)計(jì)2.1基本原理2.1.1自動(dòng)氣象站工作原理2.1.2氣象要素傳感器原理2.1.3數(shù)據(jù)采集器原理2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1.1系統(tǒng)功能和總體目標(biāo)2.1.2技術(shù)指標(biāo)2.1.3整體設(shè)計(jì)方案2.3本章小結(jié)第三章模擬器溫度通道的設(shè)計(jì)3.1氣象要素信號(hào)模擬器的電阻輸出實(shí)現(xiàn)方案3.1.1JF

2、ET的工作原理3.1.2JFET的可變電阻區(qū)的仿真測試3.1.3高精度JFET的可變電阻的設(shè)計(jì)3.2部分廠家采集器溫度通道的測溫方案3.2.1ZQZCII型自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)采集器的溫度通道方案.3.2.2DT50型自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)采集器的溫度通道方案......3.2.3DYYZII型自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)采集器的溫度通道方案3.3信號(hào)模擬器溫度通道與采集器的匹配3.4本章小結(jié)第四章模擬器子系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)4.1傳感器信號(hào)產(chǎn)

3、生子系統(tǒng)4.1.1濕度信號(hào)輸出4.1.2氣壓信號(hào)輸出4.1.3風(fēng)速信號(hào)輸出4.1.4雨量信號(hào)輸出4.1.5風(fēng)向信號(hào)輸出4.1.6蒸發(fā)信號(hào)輸出4.1.7輻射信號(hào)輸出4.2傳感器性能檢測子系統(tǒng)4.2.1溫度信號(hào)輸入4.2.2濕度信號(hào)輸入4.2.3氣壓信號(hào)輸入4.2.4風(fēng)速信號(hào)輸入4.2.4雨量信號(hào)輸入摘要近年來，自動(dòng)氣象站技術(shù)獲得了迅猛發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。為保證自氣象動(dòng)站觀測的準(zhǔn)確性，研制具有足夠精

4、度、可以模擬各種氣象要素傳感器信號(hào)、校驗(yàn)數(shù)據(jù)采集器并定量評(píng)估數(shù)據(jù)采集器誤差的氣象要素信號(hào)模擬器具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文利用MSP430單片機(jī)、CPLD芯片和模擬電路，設(shè)計(jì)了氣象要素信號(hào)模擬器，并在Delphi環(huán)境下結(jié)合Access數(shù)據(jù)庫開發(fā)了配套上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)了檢定自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)采集器、判斷氣象要素傳感器工作狀態(tài)等功能。在研究分析自動(dòng)氣象站系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合各要素傳感器信號(hào)特點(diǎn)與數(shù)據(jù)采集器具體指標(biāo)要求，提出了氣象要素信號(hào)模擬器

5、系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)思路，分別從功能和信號(hào)特點(diǎn)兩方面討論了模擬器的分系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。溫度通道設(shè)計(jì)中，本文根據(jù)結(jié)型場效應(yīng)管線性區(qū)漏源之間的溝道電阻受柵源電壓控制的機(jī)理，推導(dǎo)了JFET電流公式，分析了可變電阻的性能。通過Pspice軟件仿真了基于結(jié)型場效應(yīng)管的壓控可變電阻，提出了改善JFET可變電阻非線性以及電阻動(dòng)態(tài)范圍的方法，利用單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)了程控JFET可變電阻的硬件模塊。通過對(duì)不同數(shù)據(jù)釆集器的溫度測量電路的分析，提出了溫度通道的適

6、配方案。子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，本文以模塊化思路為主線，在電路上采用抗干擾措施，分別設(shè)計(jì)了傳感器模擬信號(hào)（包括濕度、氣壓、雨量、風(fēng)向、風(fēng)速等）電路和檢測傳感器性能的電路。最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)8個(gè)基本要素氣象傳感器信號(hào)的模擬與檢測，達(dá)到了相應(yīng)的指標(biāo)精度。軟件上，本文利用Delphi7.0編程工具設(shè)計(jì)了人機(jī)交互控制管理上位機(jī)軟件，后臺(tái)使用Access數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息的管理。該軟件主要包含控制中心系統(tǒng)模塊、信息管理系統(tǒng)模塊、出廠校驗(yàn)系統(tǒng)模塊。特別對(duì)控制中