[发明专利]一种高精度空气折射率间接测量、无线发送系统及其方法

摘要

本发明公开了一种高精度空气折射率间接测量、无线发送系统，包括温湿度和大气压力传感器，主控芯片，功率放大芯片，阻抗匹配电路，天线发射电路和协调器。主控芯片控制温湿度和大气压力传感器采集温度、湿度及大气压信息，主控芯片对这些信息进行处理计算得出空气折射率的值，并通过无线发送和接收后使用户得到该空气折射率的值。利用上述系统实现高精度空气折射率间接测量、无线发送，能够利用所测环境参数准确计算空气折射率的值，从而解决了现有空气射率测量装置结构复杂、体积大、不方便携带的问题，本发明系统结构简单易实现，可作为一种无线传感节点对现场大气参数进行实时测量，并无线发送给协调器所连接的电脑终端进行处理。

主权项

1.一种高精度空气折射率间接测量、无线发送方法，其中，所采用的高精度空气折射率间接测量、无线发送系统的结构是：该系统包括电源模块、温湿度传感器(U1)、大气压力传感器(U2)、主控芯片(U3)、功率放大模块(U4)、阻抗匹配电路、天线发射电路和协调器；所述主控芯片(U3)控制所述温湿度传感器(U1)采集温度和湿度信息及控制所述大气压力传感器(U2)采集大气压信息，所述主控芯片(U3)对接收到的所述温湿度传感器(U1)和大气压力传感器(U2)发送的串行数据信号进行处理，从而计算得出空气折射率的值，将该空气折射率的值调制在2.4GHz的载波上并发送给所述功率放大模块(U4)；所述功率放大模块(U4)用于接收所述主控芯片(U3)的信号并进行功率放大，通过所述天线发射电路发射信号；所述阻抗匹配电路用于所述主控芯片(U3)与所述功率放大模块(U4)之间的阻抗匹配，从而改善信号的传输质量；所述天线发射电路用于接收所述功率放大模块(U4)放大后的已调信号，并发送至所述协调器；所述协调器将接收到的天线发射电路发送的信号解调出调制在载波上的空气折射率的值；其特征在于，并包括以下步骤：步骤一：所述主控芯片(U3)根据从所述温湿度传感器(U1)读出的温度值t，单位为℃，利用戈夫格雷奇方程计算得到该温度值条件所对应的饱和蒸汽压值f₀：式(1)中，T₁为水的三相点温度,T₁＝273.16K；T＝t+273.15，单位为开尔文；a₁＝10.79574，a₂＝‑5.028，a₃＝1.50475×10^‑4，b＝‑8.2969，a₄＝0.42873×10^‑3，c＝4.76955，a₅＝0.78614；步骤二：将从所述温湿度传感器(U1)读出的湿度值与步骤一计算得到的饱和蒸汽压值相乘后得出该湿度值条件所对应的水蒸气分压f，即：f＝f₀*RH％  (2)式(2)中，RH％为相对湿度，其最大值为1；步骤三：选定一个光的波长作为目标波长λ，将所述目标波长λ代入标准干燥空气在标准状态下的色散公式，计算得出标准状态下的空气折射率n_s：式(3)中，σ＝1/λ，λ单位为um，σ单位为um^‑1，b₁＝8342.54，b₂＝2406147，b₃＝15998；步骤四：利用步骤三获得的所述标准状态下的空气折射率n_s、从所述温湿度传感器(U1)读出的温度值t以及从所述大气压力传感器读出的大气压力值P，单位为Pa，计算得出标准干燥空气在该温度值和该压力条件下的折射率值n_tp：步骤五：利用步骤二获得的水蒸气分压f，步骤三获得的σ以及步骤四获得的标准干燥空气在指定条件下的折射率值n_tp计算该指定条件下的空气折射率n_tpf：n_tpf＝n_tp‑f*(3.7345‑0.0401*σ²)×10^‑10  (5)步骤六：所述主控芯片(U3)将该空气折射率n_tpf的值调制在2.4GHz的载波上，信号经过阻抗匹配和放大后，通过所述天线发射电路发射经过调制的信号，最终经所述协调器将信号解调为空气折射率n_tpf的值。