[实用新型]一种高精度自动气象站信号模拟器的湿度通道

说明书

本实用新型公开了一种高精度自动气象站信号模拟器的湿度通道，包含微控制器模块、总电源模块、总线隔离模块、数模转换模块、精密调理电路模块、串口校准电路、误差存储电路，通过总线隔离及电源隔离等隔离器件，对总线及电源起到隔离作用，避免了数字系统队形的干扰，降低输出误差且减少了电磁感染，同时，使用高精度低温漂的数模转换器，控制输出电压的范围，提高了电压信号的输出稳定性，微控制器通过总线隔离模块、数模转换模块与精密调理电路相连，精密调理电路输出电压，以满足湿度传感器输出信号为0～1V的要求，使得湿度信号的最大允许误差为±3μV，检测范围和分辨率满足自动气象站采集器的检定要求。

技术领域

本实用新型涉及气象探测领域，尤其是一种高精度自动气象站信号模拟器的湿度通道。

背景技术

自动气象站作为天气变化和自然灾害的基本监测气象装备，其观测数据质量直接影响着气象环境和自然灾害的监测及防御水平。自动气象站信号模拟器可输出多种气象传感器对应的电信号，是自动气象站采集器各通道的计量检定仪器，保证气象观测仪器的精度，同时提高气象站的维护效率。

自动气象站的硬件一般包括采集器、传感器和外部设备三个部分。传感器将温度、湿度、雨量、气压等气象要素转换成电压、电流、频率等模拟电信号或数字信号。采集器主要完成数据采集、处理、存储、传输和系统运行管理等任务。传感器和采集器的可靠性、精度将直接影响到自动气象站的观测质量。自动气象站作为电子设备，长期在野外恶劣环境中使用，传感器和数据采集器的误差客观存在，观测精度下降。

目前，校验自动气象站采集器各通道所需的标准信号常由自动气象站信号模拟器提供。自动气象站信号模拟器包括温度、湿度、气压、辐射等通道。其中，湿度通道输出的电压信号要求具有高精度，且范围和分辨率需满足自动气象站采集器的检定要求。常温下自动气象站的电压最大允许误差为±10uV，但在自动气象站通常布置在野外，当野外的环境温度和湿度发生变化时，误差会增大到几十 uV，难以满足气象采集器和传感器的计量检定要求。同时湿度模拟通道常常由于电子器件的温漂造成输出误差较大，目前的模拟气压通道没有从硬件上采取相关隔离方法与软件上的补偿，因此难以保证自动气象站湿度通道的高精度输出要求。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型的目的在于，提供一种高精度自动气象站信号模拟器的湿度通道，使得输出电压最大误差仅为±3μV，具有高精度和高稳定性，适用更广的环境条件范围。

技术方案：本实用新型提供的一种高精度自动气象站信号模拟器的湿度通道，包含微控制器模块、总电源模块、总线隔离模块、数模转换模块、精密调理电路模块；

微控制器模块用以根据采集到的输出电流进行计算，得到并输出数字信号；

总电源模块用以为微控制器模块提供工作电源，同时为数模转换模块及精密调理电路模块提供工作电压；

总线隔离模块用以将微控制器模块与数模转换模块进行隔离；

数模转换模块用以通过总线隔离模块接收微控制器模块输出的数字信号并转换为模拟电压信号；

精密调理电路模块用以将数模转换模块的模拟电压信号进行精密计算，调整输出电压的范围并提高分辨率。

进一步的，该湿度通道还包括误差存储电路及串口校准电路，串口校准电路与微控制器模块相连，微控制器模块均与误差存储电路及总线隔离模块相连，微控制器模块通过总线隔离模块及数模转换模块与精密调理电路相连，精密调理电路输出电压，总电源模块还包含隔离电源，总电源模块通过隔离电源与数模转换模块连接，隔离电源隔离总电源模块及数模转换模块。

进一步的，误差存储电路用以校准系统误差，串口校准电路用以通过串口及 TTL电平转换芯片联通微控制器模块的通信；微控制器模块经过计算后，将计算后的数字信号存储于误差存储电路中。

进一步的，总电源模块为数模转换模块及精密调理电路模块提供5V的工作电压。