[發(fā)明專利]交替切換連續(xù)工作露-霜點儀及露-霜點連續(xù)測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111097572.2
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113552655B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚振東;張雄杰;張彬;黃小靜;王爍;鄭向東
• 申請（專利權(quán)）人: 成都信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01W1/02
• 分類號: G01W1/02;G01W1/14
• 代理公司: 北京元本知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11308
• 代理人: 王紅霞

1.一種交替切換連續(xù)工作露-霜點儀，其特征在于，包括控制處理通信模塊、水汽測量模塊和冷卻模塊；

所述控制處理通信模塊包括三個傳感器和主控制器；

所述三個傳感器用于大氣環(huán)境狀況的采集，分別是空氣溫度傳感器、空氣壓力傳感器以及空氣濕度傳感器；所述三個傳感器均電連接所述主控制器；

所述主控制器的一個數(shù)據(jù)傳輸接口用于露-霜點儀在標(biāo)定階段與計算機通信，完成標(biāo)定操作和初始值設(shè)置，以及用于將測量到的露-霜點溫度及重要附加資料傳送到發(fā)射機，以無線形式發(fā)送到地面接收機與處理計算機終端；

所述主控制器電連接一冷端參考溫度測量傳感器，用于測量冷鏡鏡面溫度的熱電偶傳感器冷參考端；

所述主控制器連接至少一個驅(qū)動模塊，用于加熱驅(qū)動所需；

所述水汽測量模塊包括兩個綜合水汽感測傳感器，每個綜合水汽感測傳感器包括光電檢測模塊、采樣通氣管道、冷鏡部件；

所述光電檢測模塊用于紅外發(fā)射、接收與數(shù)字處理，所述光電檢測模塊中嵌入用于加熱清除水凝物的電熱絲，所述電熱絲電連接所述驅(qū)動模塊；

所述采樣通氣管道與大氣直通，用于將水汽感測傳感器與太空或大氣中輻射的光和熱隔離開來，避免影響紅外檢測效果；

所述冷鏡部件包括金手指-鏡面支撐結(jié)構(gòu)、無氧銅熱交換金手指-鏡面結(jié)構(gòu)、渦流加熱線圈以及鏡面溫度測量傳感器；

所述渦流加熱線圈分別設(shè)置于所述金手指-鏡面支撐結(jié)構(gòu)、無氧銅熱交換金手指-鏡面結(jié)構(gòu)上，所述渦流加熱線圈電連接所述驅(qū)動模塊，用于將控制處理通信模塊輸出的交流電流，轉(zhuǎn)換為磁力線通過靠近鏡面端的交變磁場，形成渦流，進(jìn)而產(chǎn)生熱量，以迅速加熱鏡面；

所述金手指-鏡面支撐結(jié)構(gòu)、無氧銅熱交換金手指-鏡面結(jié)構(gòu)上均設(shè)置有鏡面溫度測量傳感器；

所述冷卻模塊包括泡沫絕熱盒，所述泡沫絕熱盒用于存放液態(tài)冷凝劑，所述金手指-鏡面支撐結(jié)構(gòu)、無氧銅熱交換金手指-鏡面結(jié)構(gòu)的一端插入于所述泡沫絕熱盒中；

所述交替切換連續(xù)工作露-霜點儀的檢測方法包括以下步驟：

采集環(huán)境中的空氣溫度、氣壓、空氣濕度數(shù)據(jù)；

根據(jù)采集的空氣溫度、氣壓、空氣濕度數(shù)據(jù)預(yù)測露霜點溫度范圍；

控制一邊進(jìn)行鏡面水凝物清除，另一邊進(jìn)行冷凝控制與露霜點測量獲得露霜點，控制兩邊輪換交替與并行作業(yè)，循環(huán)往復(fù)，獲得垂直廓線的大氣露霜點溫度Tdf；

所述根據(jù)采集的空氣溫度、氣壓、空氣濕度數(shù)據(jù)預(yù)測露霜點溫度范圍包括以下步驟：

按照下式計算露點溫度：

式中，T_d為露點溫度，Ta為采集的溫度數(shù)值，Ha為采集的濕度數(shù)值，log為以10為底的對數(shù)函數(shù)；

根據(jù)露點溫度T_d計算得到第一控制目標(biāo)溫度T_dHT；

根據(jù)相對濕度劃分若干測量區(qū)域，采用露點溫度計算式計算每個測量區(qū)域的露點溫度，所述露點溫度為第二控制目標(biāo)溫度T_dHT1；

若不是首次測量，根據(jù)上次測量的露霜點溫度計算得到第三控制目標(biāo)溫度T_dHT2；

對第一控制目標(biāo)溫度T_dHT、第二控制目標(biāo)溫度T_dHT1、第三控制目標(biāo)溫度T_dHT2進(jìn)行最小值計算得到最終測量露霜點的控制目標(biāo)溫度T_dHTm；

另一邊進(jìn)行冷凝控制與露霜點測量獲得露霜點，包括以下步驟：

根據(jù)所述最終測量露霜點的控制目標(biāo)溫度，完成鏡面冷凝過程；

檢測鏡面由潔凈到露霜凝結(jié)的時刻的鏡面溫度，作為當(dāng)時大氣條件下的露霜點溫度；

根據(jù)所述最終測量露霜點的控制目標(biāo)溫度，完成鏡面冷凝過程包括以下步驟：

根據(jù)當(dāng)前大氣溫度和最終測量露霜點的控制目標(biāo)溫度T_dHTm，

設(shè)置冷凝強度和時間，冷凝，

檢測是否冷凝成功，

若否，則繼續(xù)冷凝至冷凝成功；

所述控制一邊進(jìn)行鏡面水凝物清除，包括以下步驟：

智能鏡面檢測：

向鏡面發(fā)射強度為TX_IR的檢測紅外線，

根據(jù)接收鏡面反射的紅外線信號計算得到若干反射率信號RX_IR，

將若干反射率信號RX_IR整理為序列RX_IR (n)，

對所述序列RX_IR (n)求導(dǎo)，得到反射率導(dǎo)數(shù)系列dRX_IR /dt (n)，

基于時刻n對序列RX_IR (n)和反射率導(dǎo)數(shù)系列dRX_IR /dt (n)進(jìn)行邏輯判斷：

當(dāng)反射率信號RX_IR不小于閾值TH，且反射率導(dǎo)數(shù)dRX_IR /dt (n)為正，也不小于閾值THP時，判為鏡面干凈；

當(dāng)反射率信號RX_IR小于閾值TH，且反射率導(dǎo)數(shù)dRX_IR /dt (n)為負(fù)，也小于閾值THN時，判為鏡面有露霜凝結(jié)；

鏡面清理過程：

根據(jù)當(dāng)前高度h_V計算出水的沸點疊加裕量溫度Tb，

根據(jù)沸點疊加裕量溫度Tb計算并設(shè)置加熱溫度，

檢查是否清理成功，

若否，繼續(xù)加熱一段時間，回到上一步驟，

若是，鏡面清理完成。