[发明专利]基于4分位MEMS气压传感器阵列的环境大气压剖面准确测量方法

说明书

技术领域：

大气参数探测，主要用于下投式探空仪，飞机等

背景技术：

为了测量大气压力廊线图，需要将一个设备从高空释放，利用降落伞的辅助，让其以一定的速度下落，在下落过程中采集大气压力值，在设备上存储或发送回地面基站。描绘大气压力廊线图才需要的是静态大气压力值，而这个测量方法中使用的测量设备和大气有一定的相对运动。测量设备和大气的相对运动由两个因素共同作用形成，一是大气环境中的风，一是测量设备的下落运动。而且，这两个因素在实际测量中都无法避免。测量设备和大气存在的相对运动所引发的动态压力是大气压力廊线测量的主要测量误差。根据研究表明，动态压力的数值和两者的相对运动速度的平方成正比例关系。因此，当相对运动速度达到一定数值，因此产生的压力测量误差将变得不可忽略。目前，大部分的测量大气参数廊线测量设备不对大气压力进行直接测量而利用高度与气压关系根据测得高度信息解算大气压力信息。然而，高度于大气压力关系随实际环境而变化，同时高度信息精度不高，使得这种方法测得的大气压力廊线精度不高。另外一部分大气参数廊线测量设备直接采用基于薄膜的气压传感器，没有针对相对运动所引发的动态压力进行处理。本发明提出一种基于4分位MEMS气压传感器阵列的测量方法，能有效降低由于相对运动所引发的测量误差。

通过专利查询发现，在国内外行业技术现状中尚没有发布相关的测试方法信息。

发明内容：

针对在进行大气压力廊线图进行测量过程中，由于测量设备与大气间的相对运动所引发的动态压力降低测量精度的问题，本发明提出基于4分位MEMS气压传感器阵列的测量方法。采用本发明所描述的测量方法需将测量设备的外壳选为圆柱体，在圆柱体外壳表面均匀安装4个MEMS压力传感器，4个传感器同时工作。本发明同时提出一种优化算法，利用此优化算法对4个传感器测得的数据进行数据处理可以得到精确的测量数据。

本发明具有如下特征：

1.本发明所提及的传感器阵列是由4个均匀分布在圆柱体外表面上的气压传感器构成。

2.本发明所采用基于MEMS技术的气压传感器，实现与设备外壁融合设计。

3.本发明涉及的4个传感器是独立工作，各个传感器所采集的数据独立存储。

4.本发明所描绘的优化算法是一种加权平均算法，先将同一时刻4个压力传感器所采集的气象信息按大到小排序，压力最大值者占70％权重，其余三个数值分别占10％权重。本发明所采用的方案有如下几个优点。

1.本发明能够有效提高探空仪测量大气压廊线图精度。

2.本发明采用基于MEMS技术的气压传感器具有良好的抗冲击性能，克服传统的气压传感器不具有抗大冲击能力的缺点。

3.本发明采用基于MEMS技术的气压传感器的外围尺寸是0.5mm×0.5mm，能够方便实现与圆柱体体壁一体化设计。

4.本发明相对将气压传感器置于特殊气道内的方案，可以修改本发明的优化算法，使得本发明能适用更多的环境。

5.本发明机械结构简单，能更好的加工。

附图说明：

图1是系统结构框图

图2是系统工作流程图

图3是气压传感器阵列示意图

具体实施方式：

下面结合附图详细介绍本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的所述的测量设备(1)主要有三个模块组成，包括控制机数据处理模块(3)、存储模块(5)、气压传感器阵列(4)。其中控制与数据处理模块(3)采用的是C8051F120，本模块的主要工作是控制气压传感器阵列工作，采集气压传感器测得的数据，并将采集的数据存入存储芯片。在进行数据处理时，控制和数据处理模块从存储芯片中读取数据，并根据优化算法进行处理得到测量值。存储芯片模块(5)，采用的是F25H20，其储存容量为2M，可以存储大约50万组气压数据。在传感器阵列进行采集数据时，存储芯片用来存储传感器阵列采集到的信息。在控制盒数据处理模块进行数据处理时，存储芯片用来为其提供数据并接处理完的数据存储在存储模块。气压传感器阵列，由4个气压传感器组成，气压传感器采用BOSCH公司的BMPO85，此传感器最高能提供0.03hPa精度。这四个气压传感器(7)均匀分布在测量设备圆柱体壳体(6)外表面，如图3所示，。

系统的工作流程如图2所示，具体如下：

1.系统进行初始化，包括控制盒数据处理模块及气压传感器阵列进行硬件初始化。