【摘 要】
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雷暴气象与人类活动息息相关,掌握雷暴云中温湿度、电荷结构和电场分布等参数,对提高雷暴预警、了解大气电路等具有重要的意义。文章作者所在实验室开发的一代球载探空仪系统
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雷暴气象与人类活动息息相关,掌握雷暴云中温湿度、电荷结构和电场分布等参数,对提高雷暴预警、了解大气电路等具有重要的意义。文章作者所在实验室开发的一代球载探空仪系统,存在系统复杂度高、系统功能不完善、云台跟踪实时性较弱等问题。本文在一代球载探空仪系统基础上,根据最新需求,设计并实现了第二代球载探空仪系统,实现了对雷暴云中温湿度、微粒电荷量、电场强度、微粒图像、位置等相关参数的采集和处理。论文介绍了第二代探空仪的整体方案,包括探空仪前端和地面监控系统。前端系统的主要工作是设计并实现了电荷测量模块、电场强度测量模块和分级供电等模块,同时根据系统需求集成了合适的图像采集模块、温湿度数据采集模块、GPS信号采集及无线路由器等模块。地面监控系统的主要工作是改造云台的结构,提升云台的有效负载,基于平面电子罗盘、倾角传感器实现了云台方位角和俯仰角的测量和控制,并通过配置网口转虚拟串口模块,实现了测控计算机对探空仪前端信号的接收、处理、显示和存储。论文对一代探空仪的模数混合数据传输方案进行了改进,采用全数字的数据传输方案,提高了数据的可靠性、降低了系统复杂度。最后,文章对系统进行了跟踪测试和传输距离测试。测试结果表明,系统能够实现探空仪的实时跟踪,传输距离可达16km,同时能够实现雷暴云参数的测量。系统组装完成之后,进行了雷暴云数据采集实验,结果表明系统运行稳定,满足设计需求,具有较强的实用性,对进一步准确探测和分析雷暴云参数提供了有效的技术方案。
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