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专利号: 2021110975722
申请人: 成都信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种交替切换连续工作露‑霜点仪,其特征在于,包括控制处理通信模块、水汽测量模块和冷却模块;

所述控制处理通信模块包括三个传感器和主控制器;

所述三个传感器用于大气环境状况的采集,分别是空气温度传感器、空气压力传感器以及空气湿度传感器;所述三个传感器均电连接所述主控制器;

所述主控制器的一个数据传输接口用于露‑霜点仪在标定阶段与计算机通信,完成标定操作和初始值设置,以及用于将测量到的露‑霜点温度及重要附加资料传送到发射机,以无线形式发送到地面接收机与处理计算机终端;

所述主控制器电连接一冷端参考温度测量传感器,用于测量冷镜镜面温度的热电偶传感器冷参考端;

所述主控制器连接至少一个驱动模块,用于加热驱动所需;

所述水汽测量模块包括两个综合水汽感测传感器,每个综合水汽感测传感器包括光电检测模块、采样通气管道、冷镜部件;

所述光电检测模块用于红外发射、接收与数字处理,所述光电检测模块中嵌入用于加热清除水凝物的电热丝,所述电热丝电连接所述驱动模块;

所述采样通气管道与大气直通,用于将水汽感测传感器与太空或大气中辐射的光和热隔离开来,避免影响红外检测效果;

所述冷镜部件包括金手指‑镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指‑镜面结构、涡流加热线圈以及镜面温度测量传感器;

所述涡流加热线圈分别设置于所述金手指‑镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指‑镜面结构上,所述涡流加热线圈电连接所述驱动模块,用于将控制处理通信模块输出的交流电流,转换为磁力线通过靠近镜面端的交变磁场,形成涡流,进而产生热量,以迅速加热镜面;

所述金手指‑镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指‑镜面结构上均设置有镜面温度测量传感器;

所述冷却模块包括泡沫绝热盒,所述泡沫绝热盒用于存放液态冷凝剂,所述金手指‑镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指‑镜面结构的一端插入于所述泡沫绝热盒中。

2.按照权利要求1所述的交替切换连续工作露‑霜点仪,其特征在于,所述无氧铜热交换金手指‑镜面结构是采用无氧铜制作成的热交换导体与镀金镜面的一体化结构体。

3.按照权利要求1所述的交替切换连续工作露‑霜点仪,其特征在于,所述驱动模块设为两个,其中一个驱动模块包括两个通道,作为两个光电检测模块中的电热丝直流驱动;另一个驱动模块也包括两个通道,作为所述金手指‑镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指‑镜面结构上所述涡流加热线圈的交流驱动。

4.按照权利要求1所述的交替切换连续工作露‑霜点仪,其特征在于,所述镜面温度测量传感器则是体积小的热电偶温度传感器,嵌入到所述金手指‑镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指‑镜面结构的镜面中或焊接于所述金手指‑镜面支撑结构、无氧铜热交换金手指‑镜面结构的镜面上。

5.按照权利要求1所述的交替切换连续工作露‑霜点仪,其特征在于,所述液态冷凝剂冷凝温度低于‑85℃。

6.一种露‑霜点连续测量方法,其特征在于,使用如权利要求1‑5任一项所述的交替切换连续工作露‑霜点仪,包括以下步骤:采集环境中的空气温度、气压、空气湿度数据;

根据采集的空气温度、气压、空气湿度数据预测露霜点温度范围;

控制一边进行镜面水凝物清除,另一边进行冷凝控制与露霜点测量获得露霜点,控制两边轮换交替与并行作业,循环往复,获得垂直廓线的大气露霜点温度Tdf。

7.按照权利要求6所述的一种露‑霜点连续测量方法,其特征在于,所述根据采集的空气温度、气压、空气湿度数据预测露霜点温度范围包括以下步骤:按照下式计算露点温度:

式中,Td为露点温度,Ta为采集的温度数值,Ha为采集的湿度数值,log为以10为底的对数函数;

根据露点温度Td计算得到第一控制目标温度TdHT;

根据相对湿度划分若干测量区域,采用露点温度计算式计算每个测量区域的露点温度,所述露点温度为第二控制目标温度TdHT1;

若不是首次测量,根据上次测量的露霜点温度计算得到第三控制目标温度TdHT2;

对第一控制目标温度TdHT、第二控制目标温度TdHT1、第三控制目标温度TdHT2进行最小值计算得到最终测量露霜点的控制目标温度TdHTm。

8.按照权利要求7所述的一种露‑霜点连续测量方法,其特征在于,另一边进行冷凝控制与露霜点测量获得露霜点,包括以下步骤:根据所述最终测量露霜点的控制目标温度,完成镜面冷凝过程;

检测镜面由洁净到露霜凝结的时刻的镜面温度,作为当时大气条件下的露霜点温度。

9.按照权利要求8所述的一种露‑霜点连续测量方法,其特征在于,根据所述最终测量露霜点的控制目标温度,完成镜面冷凝过程包括以下步骤:根据当前大气温度和最终测量露霜点的控制目标温度TdHTm,设置冷凝强度和时间,冷凝,

检测是否冷凝成功,

若否,则继续冷凝至冷凝成功。

10.按照权利要求6所述的一种露‑霜点连续测量方法,其特征在于,所述控制一边进行镜面水凝物清除,包括以下步骤:智能镜面检测:

向镜面发射强度为TXIR的检测红外线,根据接收镜面反射的红外线信号计算得到若干反射率信号RXIR,将若干反射率信号RXIR整理为序列RXIR (n),对所述序列RXIR (n)求导,得到反射率导数系列dRXIR /dt (n),基于时刻n对序列RXIR (n)和反射率导数系列dRXIR /dt (n)进行逻辑判断:当反射率信号RXIR不小于阈值TH,且反射率导数dRXIR /dt (n)为正,也不小于阈值THP时,判为镜面干净;

当反射率信号RXIR小于阈值TH,且反射率导数dRXIR /dt (n)为负,也小于阈值THN时,判为镜面有露霜凝结;

镜面清理过程:

根据当前高度hV计算出水的沸点叠加裕量温度Tb,根据沸点叠加裕量温度Tb计算并设置加热温度,检查是否清理成功,

若否,继续加热一段时间,回到上一步骤,若是,镜面清理完成。