小型氣象站的工作原理

用來進(jìn)行大氣參數(shù)測(cè)量的小型氣象站廣泛應(yīng)用于氣象服務(wù)、大氣實(shí)驗(yàn)、通信和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，測(cè)量的大氣參數(shù)主要包括風(fēng)速、風(fēng)向、大氣濕度、大氣溫度和大氣壓力等。由于大氣參數(shù)的自身特點(diǎn)，使得小型氣象站在便于攜帶、實(shí)時(shí)測(cè)量、功耗和抗干擾能力等方面的有較高的要求。在數(shù)字信號(hào)處理(digital signal processor，DSP) 出現(xiàn)之前，小型氣象站主要是以 MCS—51 單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，面對(duì)大量的氣象數(shù)據(jù)，單片機(jī)數(shù)據(jù)快速處理能力的不足暴露了出來，而 DSP 因?yàn)槠渥陨淼挠布Y(jié)構(gòu)使得它能夠快速進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，彌補(bǔ)了單片機(jī)的不足。基于 DSP 的小型氣象站是結(jié)合了 DSP 的工作原理、大氣參數(shù)的測(cè)量方法和小型氣象站的自身特點(diǎn)而提出的一種新設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)行大氣參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量，并具有了功耗低、便攜性好和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

小型氣象站工作原理
     進(jìn)行大氣參數(shù)測(cè)量的氣象站主要由傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、DSP 系統(tǒng)和電源模塊 4 部分組成，如圖 1 所示。由于所測(cè)的大氣參數(shù)都是非電量，而測(cè)量結(jié)果是建立在對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理得到，所以，在氣象站中針對(duì)每一個(gè)大氣參數(shù)都采用了相應(yīng)的傳感器進(jìn)行非電量到電量的轉(zhuǎn)換。傳感器的輸出因?yàn)槠涔ぷ髟聿煌煌疚母鶕?jù)實(shí)際選擇的傳感器設(shè)計(jì)了不同的信號(hào)調(diào)理電路，對(duì)傳感器的輸出有針對(duì)性的進(jìn)行濾波，I/V 變換，脈沖穩(wěn)幅和電壓放大等不同形式的調(diào)理，使得傳感器的輸出經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路之后滿足DSP芯片上A /D轉(zhuǎn)換器的輸入模擬電壓的范圍或者 I/O 端口的電平要求。DSP 系統(tǒng)由 DSP 芯片，DSP 外圍復(fù)位電路、振蕩電路、復(fù)位電路和串行通信口組成。DSP 系統(tǒng)主要進(jìn)行模擬量輸入通道選擇，A/D 轉(zhuǎn)換，信號(hào)處理，對(duì)氣象站其他組成部分的控制以及和上位機(jī)進(jìn)行串行通信。電源模塊為 DSP 系統(tǒng)和氣象站其他組成部分提供穩(wěn)定的直流電壓。

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