[发明专利]一种双流法标定探空仪湿度动态响应特性的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿度检测仪的标定校准技术，特别涉及一种双流法对探空仪的湿度动态响应特性进行标定的方法及装置。

背景技术

探空仪是指通过自身携带感应器或无线电遥测方法测量自由大气各种要素的仪器的总称。无线电探空仪搭载在气象气球上，它测量多个大气参数并将这些数据用无线电传回地面接收站。当代的无线电探空仪经由无线电与地面的计算机通讯，计算机实时存储这些传回的数据。无线电探空仪测量的重要数据包括大气压力、高度、经纬度、温度、相对湿度、风速和风向等。由于探空仪随气球以300～400米/分的速度向上运动，不可能在某一高度停留下来，所以探空仪的传感器必须惰性小，这样才能迅速响应外界环境的变化，比较正确的反映各个高度上的气象要素值。另外，探空仪通常都是一次性使用，所以传感器比较简单。它测量的都是相对量，在正式释放前，要进行一次“基值测定”，将传感器的相对值与它所处环境的绝对值联系起来，以便事后易与探测记录进行处理和换算。探空仪测量高空湿度是一个较为困难的问题，其通过毛发、肠衣、电阻或电容等感湿元件构成湿度传感器。无论采用何种感湿元件，其元件的感湿方式都是吸附式，因此，湿度测试结果必然存在一定滞后。基于前述原因，探空仪在升空前的“基值测定”工作显得十分重要。

对于民用的湿度传感器，由于环境变化相对缓慢，其响应特性要求相对较低。鉴于国外相关价格昂贵，因此，在我国的国家标准中推荐使用手工操作的方法进行标定测量，其操作繁琐、准确度不高，这种手工标定方法对探空仪湿度响应特性的标定而言，其不足之处尤为突出。当然，相关领域的技术人员通过努力，取得了一定成果。如中国专利公开号CN101949747A，公开日期2011年1月9日，发明创造名称“湿度传感元件动态响应特性标定测量系统及测量方法”，该测量系统包括设置在一水浴箱中的两个饱和盐容器，两个饱和盐容器内的饱和盐溶液上部分别构成两个湿度不同的测试腔，两测试腔通过管路、电磁阀、真空循环泵等连接，电磁阀、真空循环泵等由计算机通过电桥和控制箱控制，以实现两测试腔的湿度可进行250～300ms的快速切换。通过在两测试腔内分别放置一湿度传感元件，利用适于本系统的标定方法实现对湿度传感元件的动态响应特性进行测试标定，该测量系统对于民用湿度传感器而言比较实用，但要两测试腔设置成探空仪的模拟环境却十分困难，其计算机控制程序设计相对复杂，整个测试标定的操作过程也将十分漫长。因此，该系统不适用于探空仪湿度动态标定。由于目前尚无适用于探空仪湿度动态标定的理想方法和装置，因此，在探空仪制造完成后的检定和升空前的基值测定工作都十分繁琐，且标定结果是否理想尚无法确定。如不同厂家生产的探空仪在同一地域升空后，其压力、高度、经纬度、温度、风速和风向的探测结构相差无几，而湿度探测结果却相差甚远。为此，需要改进。

发明内容

本发明的第一目的就是针对现有技术的不足，提供一种双流法标定探空仪湿度动态响应特性的方法，该标定方法通过提供一模拟探空仪升空过程的动态环境对探空仪湿度动态响应特性进行动态标定，以解决探空仪湿度标定过程漫长和标定不准确的问题。本发明的第二目的是提供一种双流法标定探空仪湿度动态响应特性的装置，利用该标定装置可方便、快捷、准确地实现探空仪湿度动态响应特性的标定。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双流法标定探空仪湿度动态响应特性的方法，包括设置一探空仪用测试室，向该测定室内输送给定相对湿度的气体和安设探空仪，实时接收并记录探空仪的湿度探测值，所述给定相对湿度的气体由一路已知量的干燥氮气和另一路已知量的饱和湿度氮气均匀混合形成给定相对湿度的氮气，给定相对湿度的氮气和测试室具有相同且可控的环境温度，该环境温度可模拟探空仪升空高度变化而进行相应变化，测试室内给定相对湿度的氮气压力可模拟探空仪升空高度变化而按设定压力变化规律进行相应调节。

采用前述技术方案的本发明，由于探空仪测试室内的环境温度、湿度和压力可模拟探空仪升空高度变化而进行相应变化或调节，且给定湿度的气体采用氮气，其测试环境与设定条件符合性好，通过实时接收并记录的探空仪的湿度探测值与给定值进行比较，便可方便的计算并确定探空仪湿度检测特性的响应时间和实时差异，从而确定其响应特性曲线，在探空仪实际升空应用时，利用该特性曲线对探空仪的实时湿度测试值进行修订，便可准确得到探空仪所处高度和经纬度处的空气实时湿度。

优选的，所述给定相对湿度的氮气的给定值是可调节的。以模拟探空仪升空高度变化而进行相应变化，提高探空仪实时湿度测试结果的准确性。