[发明专利]一种高空平板式气象参数测量系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种高空平板式气象参数测量系统及测量方法，包括电路板及设置于电路板上的风速风向检测模块、环境温度检测模块、气压检测模块、电路控温模块和主控单元；风速风向检测模块包括电阻温度传感器、第一加热装置和电阻‑温度转换器，电阻温度传感器包括围绕第一加热装置圆周状布设的若干热电阻；电路控温模块包括电路温度传感器和第二加热装置；主控单元根据电路温度传感器检测到的电路温度，控制第二加热装置将电路温度控制在安全工作温度，并根据环境温度检测模块获得的环境温度值、气压检测模块获得的气压值和若干热电阻的温度值，计算风速和风向。本申请提供的系统体积小，可在低温、低压环境下稳定、可靠地一体化测量气象参数。

技术领域

本发明涉及航空、航天环境测量和地面试验技术领域，具体涉及一种高空平板式气象参数测量系统及测量方法。

背景技术

在火星车地面热试验、火星环境探测、平流层环境探测中，低气压环境下微小风速的测量一直是难题之一。目前常见风速传感器依据原理可分为热式、超声波式、皮托管式、机械式、激光粒子等测速方式，其中机械式、皮托管式主要用于高速测量，用于低风速测量其测量精度较低；超声波式需要针对低气压下的换能器效率进行优化，需引入新的算法以提升测量精度，且对软件、硬件修改难度较大；激光粒子测速仪体积较大，不适用于飞艇载荷、试验多点测试等任务；热式风速仪通过对流换热的原理对风速进行测量，一般在1000Pa以上时其尚具有可接收的风速分辨力，是可以用于低气压、低温环境的风速测量手段之一。

热式风速仪通过对敏感头加热，测量对流换热特性的差异从而可对风速进行精确测量。目前工业用热式风速仪外形主要包括热球、热线、热膜三种，从驱动方式来区分，其可以分为恒电压驱动、恒温度驱动等。目前在高空环境探测、地面试验测量中，工业热式风速仪尚存在一些问题：一是通常不具有气压、温度测量能力，往往需要与其它仪器配合进行测量；二是结构较为脆弱，往往无法满足长时间恶劣环境探测的需求；三是一般未考虑低温测量需求，电路无法用于低温、低压环境。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种高空平板式气象参数测量系统及测量方法，目的为解决现有技术不能在低压低温环境条件下一体化测量气象参数的问题。

本申请第一方面提供了一种高空平板式气象参数测量系统，包括：

电路板以及设置于电路板上的风速风向检测模块、环境温度检测模块、气压检测模块、电路控温模块和主控单元；

所述风速风向检测模块包括电阻温度传感器、第一加热装置和电阻-温度转换器，所述电阻温度传感器包括围绕所述第一加热装置圆周状布设的若干热电阻，所述电阻-温度转换器用于将所述热电阻的电阻值转换为温度值；

所述电路控温模块包括电路温度传感器和第二加热装置；

所述主控单元用于根据所述电路温度传感器检测到的电路温度，控制第二加热装置将所述电路温度控制在安全工作温度；并根据所述环境温度检测模块获得的环境温度值、气压检测模块获得的气压值和所述若干热电阻的温度值，计算风速和风向。

进一步地，所述电路板迎风面设置有镀膜基底，镀膜基底上以镀膜的方式设置有所述若干热电阻。

进一步地，所述第一加热装置为镀膜加热丝，设置于所述镀膜基底上。

进一步地，所述电路温度传感器设置在所述电路板的迎风面，所述第二加热装置设置在所述电路板的背风面，所述第二加热装置为薄膜电加热器。

进一步地，所述环境温度检测模块包括环境温度传感器，所述环境温度传感器设置在所述镀膜基底的边缘处。

进一步地，所述气压检测模块包括气压传感器，所述气压传感器设置在所述电路板的迎风面。

进一步地，所述电路温度传感器和所述环境温度传感器均为热电阻，所述热电阻为铂热电阻。