氣象預測對日常生活及生產指導具有重要的意義,從古至今人們採用了各種手段來研究天氣變化,以便用於實際參考。尤其是在科技文明並不發達的農耕時代,天氣條件對農業和軍事的影響非常大。直到上個世紀六十年代以後,氣象衛星及相關先進計算、測量技術的出現,人工天氣預報才有了比較大的進步。隨著科技的進步和發展,越來越多的工具被用到氣象預測上,探空氣球便是其中較為廉價、方便的一種。
探空氣球主要用於把無線電探空儀攜帶到高空,以便進行溫度、壓力、溼度和風等氣象要素的探測。探空氣球有圓形、梨形等不同形狀。球重300~1500克(較小的升至一定高度會自爆),充入適量的氫氣或氦氣,可升達離地30~40千米。高空氣象站使用的常規探測氣球升速一般為6~8米/秒,約上升到30千米高空後自行爆裂。
探空氣球是人類研究平流層的重要工具,在氣象學發展和天氣預報工作中起到了重要作用。探空氣球投資少,成本低,見效快,相對載重量大,飛行時間長,攜帶儀器姿態穩定,觀測數據資料精度高、用時短,靈活性大,施放不受地域和氣候因素影響。目前,雖然更先進的工具如探空火箭、氣象雷達、氣象衛星等廣泛應用,但探空氣球仍是氣象研究中不可缺少的工具,常用於作為其他探測儀器的標定。
探空氣球依靠空氣浮力上升,通過搭載的各類氣象儀器收集、測量所需的數據,然後傳回地面中心。其中,溫度傳感器、溼度傳感器和氣壓傳感器是這些儀器中比較常見的測量元件,它們分別用於獲取氣球在上升時溫溼度和氣壓數據。但僅僅只測量是還不夠的,同時還需要知道測量所在的區域。因此,還需要通過GPS模塊來確定探空氣球的經緯度。而後,再結合由氣壓推算出的海拔高度,這才算是做到了真正的三維空間氣象數據測量。
霍尼韋爾Honeywell 數字式溼度/溫度傳感器 - HIH8000系列
是將相對溼度傳感器和溫度傳感器組合在一個封裝內,並實現數字輸出。HIH8000系列溫溼度傳感器在室溫(25℃)提供±1.7%RH相對溼度精度。與同類的溼度傳感器需要經歷 12 小時 75% RH 的再水合過程(需要在特殊的設備室內完成),才能修正迴流溫度漂移相比。霍尼韋爾傳感器在迴流之後也會出現溫度漂移,然而,它僅需要在室溫條件 (>50% RH) 下進行 5 小時的再水合過程即可。霍尼韋爾溫溼度傳感器使用激光修正、熱固性聚合物電容式傳感元件。元件的多層構造可抵禦大多數的應用危險,如凝結、汙垢、灰塵、油漬及常見的環境化學物質,這有助於提供行業領先的穩定性和可靠性。
霍尼韋爾HIH8000系列溫溼度傳感器的特性:
行業領先的長期穩定性(5 年以上保持 1.2 %RH):在使用週期內,不需要對傳感器加以維護或更換,有助於延長系統的正常運行時間,無需定期在應用中校正傳感器,減少了工作量和成本。
行業領先的可靠性 (MTTF 9,312,507 HR):熱固性聚合物電容感應元件的多層構造,可抵禦大多數的應用危險,如凝結、汙垢、灰塵、油漬及常見的環境化學物質,這有助於提供行業領先的可靠性。
總成本最低的解決方案:由於該傳感器具備行業領先的組合式溼度/溫度傳感器,因此可提供總成本最低的解決方案。
組合式溼度和溫度傳感器:這讓相對溼度測量得到溫度補償,並提供第二個獨立的溫度傳感器輸出;讓用戶只需購買一個傳感器,而非兩個。
低電源電壓:可在低至 2.3 Vdc 的直流電壓下工作,從而可在低電能和兼容無線的應用中使用,提升節能性並延長系統電池的使用壽命
低功耗:在應用中不進行測量時,傳感器會進入睡眠模式,僅消耗 1 µA 的電量,而在電池供電系統中全面運轉時,所消耗的電量為 650 µA;睡眠模式有助於最大限度地延長電池的使用壽命,減小電源尺寸並降低應用的總體重量。
高分辨率:應用內使用的溼度傳感器提供 14 位的高分辨率,溫度傳感器也提供 14 位的分辨率,可幫助用戶的系統檢測到最小的相對溼度或溫度變化。
真實有效的溫度補償數字式 I2C 輸出或 SPI 輸出:這使得客戶可以從印刷電路板上移除與信號調節有關的組件,從而釋放電路板空間並降低與這些組件有關的成本(比如,採購、庫存、組裝)。真實有效的溫度補償數字式 I2C 輸出或 SPI 輸出,通常可避免在 PCB 上放置多個信號調節元件而帶來的問題,同時簡化了與微處理器的集成,從而無需客戶進行復雜的信號調節。
外殼類型:SOIC-8 SMD(表面貼裝裝置)或 SIP 4 引腳:超小的規格可在應用中靈活使用,在 PCB 上佔據的空間更小,可以讓擁擠的 PCB 或小型裝置中的排布更為簡單;行業標準的設計簡化了嵌入設計。
過濾器:可選擇疏水過濾器並且抗冷凝,適用於多種冷凝環境,或不帶疏水過濾器,用於非冷凝環境。
載帶和卷盤:可用於大批量、自動拾取和放置製造,消除 PCB 上導線錯位的情況,並幫助客戶降低生產成本。
多功能 ASIC:通過降低或消除原始設備製造商校準的風險和成本來提升在應用中的靈活性。
法國Humirel
溼度傳感器 - HM1520LF溼度傳感器HM1500LF是一款基於耐用的HS1101LF傳感元件的溼度探頭,專為需要可靠精確測量的OEM應用而設計。產品尺寸小,安裝簡單。線性電壓輸出,可直接與微控器連接。應用於工業,過程控制,發動機和機動車輛。
溼度傳感器HM1500LF 特點及技術參數:
尺寸小
無鉛,鉻和汞
溼度精度:±2% @55%RH
1V ~ 3.6V直流輸出(0% ~ 100% RH @ 5Vdc 供電)
供電電壓:4.75Vdc ~ 5Vdc
專利的固態聚合體結構
互換性好
可靠性高,長期穩定性好
不受浸水影響
溫度依賴性低
長期飽和狀態後迅速恢復
快速響應
可蒸餾水清洗
Humirel 模擬電壓輸出溫溼度傳感器模塊 - HTG3515CH
基於Humirel 公司的溼敏電容製成的溫溼度傳感器,HTG3515CH是一個帶溫溼度一體輸出接口的模塊,專門為 OEM 客戶設計應用在需要一個可靠,精密測量的地方。帶有微型控制芯片,溼度為線性電壓輸出,帶 10Kohm NTC 溫度輸出。HTG3515CH可用於大批量生產和要求測量精度較高的地方。
模擬電壓輸出溫溼度傳感器模塊HTG3515CH主要參數:
0~100%RH相對溼度範圍
精度±3%RH
工作溫度範圍-40~110℃
5s響應時間
0±1%RH遲滯
5V DC供電
1~3.6V輸出
抗結露
模擬電壓輸出溫溼度傳感器模塊 HTG3515CH主要特性:
環保產品.
全量程可互換性.
高可靠性和長期穩定性.
精度:+/-3%RH @55%RH.
供電電壓需在規定範圍內.
通過10Kohm NTC電阻測量溫度精度為+/-1%直接輸出在5Vdc供電時輸出電壓值為1~~3.6V 可測量0~~100%RH相對溼度。
近幾十年來探空氣球的用法發展到用氣球攜帶各種無線電探測器升空,從而測定高空各高度上的溫度、溼度和氣壓等氣象要素,同時利用雷達對自由飛行的氣球定位獲得經度、緯度和高度數據,使膠乳氣球的發展更上一層樓。
目前世界各國都先後應用和發展了氣象用膠乳氣球系列,包括低空測風、測雲氣球,高空探空氣球。
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