[發明專利]一種風速脈動湍流探空系統

在審

• 申請號: 202011331552.2
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112285805A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 蔡兆男;任曉宇;劉毅;王勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院大氣物理研究所
• 主分類號: G01W1/08
• 分類號: G01W1/08
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種風速脈動湍流探空系統，其特征在于，包括氣球、切斷器、降落傘、回收追蹤系統、風速脈動系統以及氣象探空系統，所述氣球、降落傘、回收追蹤系統、風速脈動系統以及氣象探空系統從上到下依次通過線纜連接，所述切斷器設置在氣球與降落傘的連接線上；風速脈動系統實時測量地面到高空預設高度垂直方向上的風向風速，記錄設備的姿態和GPS信息，氣象探空系統實時采集垂直方向的溫度濕度大氣壓力數據，回收追蹤系統判斷設備所處的地理位置，當返回的高度數據到達預設高度，控制切斷器剪斷氣球和降落傘之間的連接線，降落傘帶著設備降落到地面，從而回收整個系統。

2.根據權利要求1所述的一種風速脈動湍流探空系統，其特征在于，所述風速脈動系統包括球形搭載臺，所述球形搭載臺內設置有工控機、第一鋰電池、第一GPS模塊、姿態記錄儀、AD轉換器、DC-DC電源以及電橋，所述球形搭載臺外設置GPS天線以及熱線風速儀探頭，熱線風速儀的探頭固定在球形搭載臺外部頂端的支架上，所述GPS天線與第一GPS模塊連接，所述第一GPS模塊、姿態記錄儀、AD轉換器分別通過RS232串口與工控機連接，第一鋰電池的輸出端分別與工控機以及DC-DC電源的輸入端連接，DC-DC電源分別給第一GPS模塊、姿態記錄儀、AD轉換器、電橋以及熱線風速儀探頭供電，熱線風速儀探頭通過電橋與AD轉換器的模擬信號端口連接。

3.根據權利要求2所述的一種風速脈動湍流探空系統，其特征在于，所述AD轉換器的型號為ARM Cortex M4，所述姿態記錄儀的型號為UP MULTI-ROTORS AUTOPILOT，所述第一GPS模塊的主芯片型號為ublox UBX-M8030，所述工控機的處理器采用IntelI5，所述第一鋰電池采用型號為18650d的鋰電池組，所述DC-DC電源將鋰電池的電壓轉換為12V。

4.根據權利要求2所述的一種風速脈動湍流探空系統，其特征在于，所述電橋采用惠斯通電橋。

5.根據權利要求2所述的一種風速脈動湍流探空系統，其特征在于，所述球形搭載臺采用球形泡沫作為外殼，球形搭載臺內設置兩個金屬盒，一個金屬盒內放置工控機以及第一鋰電池，另一個金屬盒內放置第一GPS模塊、姿態記錄儀、AD轉換器、DC-DC電源以及電橋，金屬盒與外殼的間隙用泡沫填充。

6.根據權利要求1所述的一種風速脈動湍流探空系統，其特征在于，所述氣象探空系統包括第二鋰電池、探空儀以及采集器，所述第二鋰電池給探空儀以及采集器供電，所述第二鋰電池的供電電壓為6V，探空儀與采集器通過RS232串口連接。

7.根據權利要求6所述的一種風速脈動湍流探空系統，其特征在于，所述探空儀采用Imet-4RSB無線電探空儀。

8.根據權利要求6所述的一種風速脈動湍流探空系統，其特征在于，所述采集器采用STM32F1系列單片機，采集探空儀的數據并存儲到內置的SD卡。

9.根據權利要求1所述的一種風速脈動湍流探空系統，其特征在于，所述回收系統采用銥星追蹤設備，銥星追蹤設備包括第二GPS模塊以及主控模塊，主控模塊的型號為SL4300，第二GPS模塊與主控模塊通過RS232串口連接，主控模塊與切斷器之間通過銥星衛星信號進行無線通訊連接，當第二GPS模塊返回的高度數據到達25km，主控模塊控制切斷器工作，切斷氣球和降落傘之間的連接線。

10.根據權利要求1所述的一種風速脈動湍流探空系統，其特征在于，所述氣球直徑為10m，內部填充氦氣，氣球搭載力為30Kg，升空高度最高為30Km，升空速度5～7m/s。