[实用新型]基于四轴飞行器和静压头的微压突变测量装置

说明书

基于四轴飞行器和静压头的微压突变测量装置，包括四轴飞行器、基于静压头的气压测量装置、单片机、无线通信模块、飞行控制模块、GPS定位模块以及数据处理中心。基于静压头的气压测量装置包括静压头、巨压阻压力传感器、放大滤波电路、A/D模数转换器以及用于处理数据的单片机。本实用新型所述的基于四轴飞行器和静压头的微压突变测量装置实现了对微压突变测量的高可靠性与高稳定性，可应用于监测气压突变所对应的气候变化，实现对气象灾害的预警。

技术领域

本实用新型涉及一种基于四轴飞行器和静压头的微压突变测量装置，尤其适用于1km海拔以下气压微弱变化的测量。

背景技术

气压的微小突变一直是气象研究的一个重点，与气象灾害形成密切相关，所以，对微压突变的有效监测有利于气象灾害预警。目前，气压的测量主要用压阻式压力传感器，其成本低，但是它的测量精度较低，很难检测出气压中的微小突变，比如空气中5~20Pa左右的微小变化。由于高空中存在风，风压会影响气压的测量精度，导致测量结果产生误差，如何解决风压干扰问题，有效提高测量精度变得极为重要。

常规的气压测量是通过放飞探空气球实现的，这种方法虽然简单便捷，易于实现，但由于风的因素，测量的前后两点之间可能相距很远，气压值的变化很大，可能无法判断出是否发生了微压突变。同时，测量的点都是随风的方向而变化，不能测量固定点的气压值。而且，这种方法需要多次放飞探空气球，耗时长，前后两次的时间间隔较长，也无法实时监测气压值的突变。因此，采用新的测量装置和方法，实现微压突变测量的实时性、高效性，也是一个刻不容缓的问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供一种基于四轴飞行器和静压头的微压突变测量装置，该微压突变测量装置采用四轴飞行器和基于静压头的气压测量装置相结合的方式，极大的提高了气压测量抗风压干扰的能力；通过四轴飞行器的无线通信模块、飞控模块和GPS模块、对四轴飞行器进行编队飞行，实现对微压突变的实时监测。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于四轴飞行器和静压头的微压突变测量装置，其特征在于，包括：静压头、气压测量装置、四轴飞行器、飞行控制模块、GPS定位模块、无线通信模块和数据处理中心；所述静压头将来自各个方位的风压抵消，使得气压通过导管进入气压测量装置，所述气压测量装置将测量的数据传输至四轴飞行器，所述四轴飞行器通过无线通信模块将接收到的数据实时传输给地面的数据处理中心，所述飞行控制模块用于控制四轴飞行器，所述GPS定位模块用于定位四轴飞行器。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述气压测量装置包括电源模块、传感器模块、信号处理模块和信号转换模块，所述电源模块分为基准电压源、模拟电源和数字电源，所述基准电压源为传感器模块供电，所述模拟电源为信号处理模块供电，所述数字电源为信号转换模块供电；所述传感器模块是由巨压阻结构组成的巨压阻压力传感器，所述信号处理模块包括电压放大电路和低通滤波电路，所述信号转换模块包括AD模数转换器和单片机一；所述巨压阻压力传感器将采集到的电信号通过电压放大电路和低通滤波电路处理后，传输给AD模数转换器，所述AD模数转换器将信号转换后输出至单片机一，再由单片机一发送至四轴飞行器中设置的单片机二，所述单片机二再通过无线通信模块将接收到的数据实时传输给地面的数据处理中心。

所述AD模数转换器采用A/D7195，单片机一和单片机二均采用STM32F407，无线通信模块采用ESP8266WIFI。

所述巨压阻压力传感器包括自下而上依次叠放的玻璃基底层、硅底层和二氧化硅绝缘层，所述二氧化硅绝缘层的表面中心放置有应力薄膜，二氧化硅绝缘层的表面四周放置有四个钛硅镓异质结巨压阻结构，所述钛硅镓异质结巨压阻结构两两对称地放置在应力薄膜上。