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39健康网   2020-02-27 07:33   
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【磐石镇】

【 着力抓好原标题:恢复期血浆捐献者:传递幸运做懂得感恩的人康复者在捐献血浆。我们在武汉的陌生感、企业压力,也被消解 。】

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【阜康市】

【 上海市政府新闻办主任、地评市政府新闻发言人徐威主持新闻发布会健康科普专家、线荔现双曙光医院主任医师崔松介绍孩子居家学习注意事项:线荔现双一、居家学习不是放假,作息时间要有针对性,合理安排学习、休息时间,要充足睡眠。】

新闻网


【毛家港镇】

【 丰泽室内运动建议每周最好150分钟以上 。因此,居民姚女士虽然曾是被确诊为新型冠状病毒感染的肺炎患者,居民但公司需要尊重劳动者平等就业权利,不得歧视曾患病的职工,不能以此理由与其解除劳动合同。】

新闻网


【盈江县】

【 但尹建峰的店里,关于部分货品已经快进不到货了。从郑州出发时,安康还是艳阳高照,出武汉高铁站时,天空却飘起细雨。】

新闻网


【三河镇】

【 家长要做好自我调整,民航不要过多地把焦虑情绪传递给孩子 。健康科普专家、局将继续接曙光医院主任医师崔松介绍孩子居家学习注意事项:局将继续接一、居家学习不是放假,作息时间要有针对性,合理安排学习、休息时间 ,要充足睡眠。】

新闻网


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新闻网


【无锡市】

【 以尹建峰所在的金地格林东郡小区为例,抗疫科普16栋楼被划分成4个网购,抗疫科普社区内的购物也基本以网格为单位组织统一购买,开取出入证明同样需要负责网格管理的社区人员,出入小区更为艰难。美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的阿伦·杜尔瓦苏拉和斯里拉姆·桑卡拉拉曼在美国《科学进展》杂志上发表研究报告 ,复工对西非四个群体的基因组进行了研究。】

新闻网


【普化镇】

【 原标题:滨州美媒 :科学家在西非人身上发现未知人种印记参考消息网2月25日报道美媒称,在现代西非人的基因组中发现了一个神秘的远古人种的幽灵。因此,两名非洲人从丹尼索瓦人和尼安德特人那里获得的基因输入较少。】

新闻网


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第十章 高空温、湿、压的无线电探空仪探测法ppt

  • 素材大小:107 KB
  • 素材授权:免费下载
  • 更新时间:2020-02-27
  • 素材类别:体育课件PPT
  • 素材格式:.ppt
  • 关键提要:第十章 高空温、湿、压的无线电探空仪探测法,无线电
  • 素材版本:PowerPoint2003及以上版本(.ppt)
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这是第十章 高空温、湿、压的无线电探空仪探测法ppt,包括了概论,五九型转筒式电码探空仪的结构,探空仪性能的检查,带GPS测风的无线电探空仪,探空资料的整理及其软件设计,标准等压面高度的计算,对流层顶的选择,软件选择,探空仪的观测误差以及探空仪的对比工作等内容,欢迎点击下载。

PPT预览

PPT内容

第十章 高空温、湿、压的 无线电探空仪探测法
向卫国
10.1  概论
大气中个高度上的温度、湿度和气压资料,是研究大气中各种热力、动力过程,以及天气分析和预报的最重要的资料。
测量方法有多种:
探空气球携带无线电探空仪升空
气象卫星遥感仪器反演
地基遥测遥感设备探测
10.1  概论(续)
无线电探空仪是主要方法:
一是它的资料具有较高的精度和分辨率
二是长期以来形成了较严密的全球探测网,资料有一定的可比性
费用较低
10.1  概论(续)
无线电探空仪介绍:
是一种遥测仪器
可以将感应的气象要素值转换为无线电信号,不断地向地面接收站发送
地面接收机将信号收录、解调、转换和处理成空中个高度上的温、湿、压探测结果。
10.1  概论(续)
无线电探空仪的优势:
结果精度高
实时性强
操作方便
几乎不受天气条件限制
如配合适当的设备(无线电经纬仪或测风追踪雷达),可以同时获得高空风场的资料。
10.1  概论(续)
无线电探空仪还可以装配各种类型的特种探空仪,例如:
测量臭氧
大气电场
云内含水量
和各种辐射通量的探空仪。
按其使用的方式,探空仪有三种装配方式:
10.1  概论(续)
(1)常规探空仪
由上升气球携带,升空30~40km
最长工作时间2h
信号传播距离200km
气球可携带重量0.5~2kg
升逑:400m/min
探测项目:温、湿、压和风。
10.1  概论(续)
(2)定高气球探空仪
由定高气球携带,沿等密度线飞行探测,可绕地球某个纬度带进行
工作时间  数天
为节电,常间隔数小时定时发报,地面接收站可设数个,采取接力方式接收
探测项目:温、湿、压,一些专门项目。
10.1  概论(续)
(3)下投式和火箭探空仪
多使用飞机、火箭或定高气球将仪器带到一定高度,然后将仪器弹射至携带舱外,由气球或降落伞携带下落
工作距离  300km
工作时间  几个小时
可由地面站或飞机接收信号
探测项目:温、湿、压等。
10.1  概论(续)
探空仪使用的探测元件:
与地面常规观测使用的元件相同
注意要满足高空探测方面的基本精度要求
探测仪为一次性使用产品:
力求结构简单、体积小、重量轻,且较坚固
具有一定的防辐射、防云雨沾湿,以及耐高空低温的能力
10.1  概论(续)
高空探测的特点:
从地面到30~40km的高空,大气中各要素的值远    大于地面站的年变化范围
气压:从1000hPa到10hPa以下
温度:从+40℃到-60℃以下
相对湿度:0到100%
可见,要满足在全量程范围内的低相对误差和绝对误差是较难办到的。
10.1  概论(续)
在较短时间(1小时),较大升空(从地面到高空30~40km)的条件下,探测元件必须快速响应飞升各高度的上的气象要素变化
要求探测元件应具有足够小的滞后系数,包括在高层低密度流量的条件下。
10.1  概论(续)
探空仪信号解调之后,需经过一定的关系曲线或拟和公式换算成对应的气象要素变量,称之为检定关系。
检定结果由厂家进行。
使用前只能进行单点,最多两点的基值校准。
基值校准合格与否取决于元件的长煳稳定性。
10.1  概论(续)
无线电探空系统由两个大的部分组成:
升空装置(探空仪与气球)
地面设备
图10.1是通用的探空系统框图。
探空仪的型号不同其工作原理有所不同。
探空仪的升空装置由三部分组成:
10.1  概论(续)
(1)感应元件——分两类:
变形元件:即产生一定的变形位移
测温度的双金属片
测湿的毛发或肠膜
测气压的空盒
10.1  概论(续)
电于元件:即要素的变化引起元件的电学特征量的变化
温度元件中的热敏电阻和铂电阻
湿度元件中的碳膜湿度片和湿敏电容
在一些特殊型号的探空仪上,还使用了比较复杂的测量单元:
湿度测量中的露点/霜点仪
低气压测量用的沸点气压表等
10.1  概论(续)
(2)编码部分——两部分:
转换开关:用来将温、湿、压感应输出量转换接入编码器中的控制单元。
对升速400m/min的气球,转换周期腑小于15s,    保证每个要索相邻的信号在高度上市H距小于    100m。
编码器:将原元件输出量转换成某种无线电波形式。
10.1  概论(续)
(3)发射机部分
将编码器上的信号进行某种形式的调制后向地面发送
调制的方式是:调幅、调频、调相三种
要求发射机的功率达到500mW,以保证在200km距离内能使地面接收到信号。
10.1  概论(续)
近20年来,无线电探空仪的更新工作正在进行:
变高频式探空仪:由于通讯干扰,已弃用
电码式探空仪:由于探测精度和灵敏度不高,只    有少数国家住使用
时距式探空仪:只在瑞士制造使用
旧型探空仪只有变频调幅式还有不少国家继续使用,并在技术细节上继续予以提高。
10.1  概论(续)
新探空仪的推广:
在业务上已普篇使用芬兰Vaisala公司的RS一80型
新型号RS-90型也开始批量生产
它的所有探测元件基本上是变电容式,采用射频    调频特制
美国AIR公司生产的GPS-700型已是全数字调频式探空仪。
10.1  概论(续)
引人注目的事件是GPS测风技术引入探空测风体系,目前只有Vaisala和AIR公司生产正式的产品。
但能否规模引入到日常观测系统,正是各国专家关注的焦点。
GPS测风技术的优势是:系统自动化程度高,地面测站轻便省电。
缺点是:探空仪售价过高。
10.1  概论(续)
无线电探空仪的测量单位:
气压:百帕(hPa)
温度:摄氏度(℃)
相对湿度:百分数(%)
露点温度:摄氏度(℃)
高度:位势米(gpm),
1位势米  ≈ 0.980665动力米
10.1  概论(续)
无线电探空仪的测量精度:
原则:根据探测数据应为大气本身波动值的一半,以满足天气分析时对等压面高度偏差值的限制。
世界气象组织提出的精度指标,表10.1
当前实际使用的探空仪离表10.1的测量精度指标还有很大差距。
1 0.2  五九型转筒式电码探空仪
简称GZZ型探空仪,是我国使用的常规仪器
发射机频率:
一种是24.5MHz
一种是400MHz
使用“回答器”,可配合701二次雷达测风。
10.2.1  五九型转筒式电码探空仪的结构
外形如图10.2
中间长方形白色纸盒具有良好的防水性和反射太阳辐射的能力。
机体(见图10.3)放在盒中下部:
机体支架上放置温度、湿度、气压三个感应器,以及微电机及其减速机构和电码筒等
纸盒上部放置电池及发电机
纸盒两侧分别是温度感应器和湿度感应器的铝质防辐射罩。
10.2.1  五九型转筒式电码探空仪的结构(续)
感应元件
温度感应器:
螺旋形双金属片
气压感应器:
两个膜盒组成的空盒组,加双金属片温度补偿器
湿度感应器:
鼓膜状的肠衣
10.2.1  五九型转筒式电码探空仪的结构(续)
编码部分:微电机、电码筒组成
微电机经过减速装置带动电码筒转动。
电码筒由卷成半圆形的电码片做表面,筒轴上附有一扇形接触片用来发出参考信号。
电码筒相当于一个刻度盘,用来表示温、压、湿指针的位置,同时又是一个转换器,能把指针位置转换为探空电码,由发射机变成电波发出。
10.2.1  五九型转筒式电码探空仪的结构(续)
发射机:两种
(1)工作频率为24.5MHz的发射机
(2)GPZ5-1型测风回答器
与701型二次雷达配合进行温、压、湿、风综合探测
两种工作状态:探空状态、回答状态
10.2.2  五九型转筒式电码探空仪的性能
检定曲线
是表示探空仪信号与气象要素关系的曲线
获得检定曲线:
把探空仪放在检定设备中,将标准仪器的读数与探空仪的测量结果点绘在坐标图上。
表10.3 五九型电码探空仪的性能
10.2.2  五九型转筒式电码探空仪的性能(续)
测量温度的误差
主要是滞后误差(双金属片的热滞系数)和辐射误差(太阳辐射加热)
还有因元件沾湿和气球的热空气尾流引起的误差
10.2.2  五九型转筒式电码探空仪的性能(续)
测量气压的误差
使用测压膜盒,因金属的弹性随泓度和时间有变化,使测压有误差。
由锡、磷、青铜制成的膜盒温度系数较大。
经检测对比,五九型转筒式电码探空仪在低压测量精度较差。
10.2.2  五九型转筒式电码探空仪的性能(续)
测量湿度的误差
各种湿度元件不同程度存在多种误差。
五九型的测湿元件——肠膜,因其性能不稳  定,不同时间的检定曲线不能重合,相对湿  度平均偏差可达±4%。
由于肠膜的滞后系数随温度降低而加大,在  低温时的测湿误差较大,在-30度以下几乎无法使用。
10.2.3  探空仪性能的检查
探空仪经运输和长期保存,性能会改变。
在使用前必须进行两次检查:
一次在使用前半个月到一个月内进行,叫“探空仪的就地检定和灵敏度检查”
一次在施放前半小时进行,叫“基值测定”
10.2.3  探空仪性能的检查(续)
探空仪的就地检定和灵敏度检查
就地检定:和出厂前的检定相同,做出新的检定曲线
灵敏度检查:只检定几个点,比较,求出偏差
基值测定
在施放前,最后确定仪器是否合格的一个重要步骤
10.3  变低频式探空仪
将元件的变量(电阻、电容或电感碴)通过电于线路中的测量震荡器转换成低频信号,就形成了气象要素与信号频率的关系。
低频信号经射频进行调制后,由探空仪发送至地面接收机,解调后,恢复为原始的低频信号。
10.3  变低频式探空仪(续)
此类仪器目前仍在大量使用,美国的GMD型,英国的Mark 2和Mark 3,日本的RS2—80,俄罗斯的MAP 3型,我国也在70年代完成了GZZ 7型。
各国的仪器结构略有差异,使用的探测元件多为:
气压——空盒    温度——热敏电阻
湿度——碳湿度片
10.3  变低频式探空仪(续)
美式变低频探空仪:
转换开关使JH的是梳齿形的气压开关,探空仪上升过程中空盒带动指针在气压梳齿上自左向右移动。
图10.8
10.3  变低频式探空仪(续)
随着无线电通讯技术的发展,通讯发射频率向高频段不断发展。高频通讯的优势在于它的接收系统趋于小型化。
各国探空仪的频率逐渐从几十MHz达到403MHz的C波段,近年开始往1680MHz的L波段设置频点。
为适应这种形势,一批电容式的感应元件被研制出来,如:电容空盒气压表、硅单晶空盒气压表以及湿敏电容。
10.3  变低频式探空仪(续)
芬兰RS一90探空仪
双湿度元件:克服沾湿的影响。可启动加热电路    蒸发掉元件表面所凝结的露或霜,此时无法正常    观测,设置双元件,交替使用。
测压元件:用硅单晶空盒代替金属空盒。
测温元件:电容式。进行改进,大大增强反射太    阳辐射的能力。
RS-90的技术指标,表10.7
10.4  带GPS测风的无线电探空仪
目前大量使用的探空测风系统:
无线电经纬仪
一次、二次雷达
其主要缺点:
设备庞大;耗电量高
低仰角下测风精度低
地面设站按规划,不利于临时观测。
10.4  带GPS测风的无线电探空仪(续)
GPS定位系统的出现,提供了一种精度极高、使用较为方便的测风系统。
与原先的地断导航系统相比,GPS可以覆盖全球,无线电导航信号的传播不受地形、地物的干扰,因而各个国家的飞机、船舶,甚至汽车的导航都纷纷转向GPS系统。
10.4  带GPS测风的无线电探空仪(续)
GPS卫星接收机可在市场上直接购买,通称OEM(原始设备制造商)板。
具体到GPS测风系统的探空仪的结构设计,可以将整块OEM板安装上去,但成本太高。
已投产的GPS探空仪只将OEM板的部分功能安装在探空仪上,而将GPS信号处理的功能移到地面接收站接收系统中。
10.4  带GPS测风的无线电探空仪(续)
对已经定型的产品进行分析,其主要技术措施有:
(1)探空仪上的压、温、湿信号采用模拟或数字调频式
(2)GPS收到的定位信号与探测信号一起发回到地面站处理
(3)不直接计算山探空仪各个时刻的绝对坐标,而是计算其相对位移速度,因而省去功能部件码相关发生器
(4)为提高精度,将探空仪上的GPS信号不断与地面GPS信号进行差分对比。
10.4  带GPS测风的无线电探空仪(续)
GPS探空技术的核心就是探空仪上安装的超小型简易GPS接收机,各个公司都作为商业机密。
AIR公司称作GPS带宽压缩器,将信号带宽从原    先的2MHz压缩到1 MHz。
芬兰Vaisala公司称作数字信号探测器
图10.14给出了AIR公司的测风探测系统的框架图。
10.4  带GPS测风的无线电探空仪(续)
有关GPS探空仪的研制和推广工作,仍在不停的进展之中:
降低造价
提高探空仪垂直定位精度
10.5  探空资料的整理及其软件设计
资料整理的内容:
(1)连续要素的时间曲线
(2)求各规定等压面的温度、湿度(露点温度)
(3)求各规定等压面的海拔高度,给出气球上升的时间高度曲线
(4)选择特性层:指该层的温度或湿度梯度与相邻的上、下层的温度或湿度梯度具有明显的差异。
10.5  探空资料的整理及其软件设计(续)
(5)选择对流层顶
(6)选择O℃层
(7)漏测层
(8)最终探测高度
(9)编写天气电码
10.5  探空资料的整理及其软件设计(续)
由于探空仪的类型不同,在进行上述过程处理前还得根据不同的情况进行原始资料的预处理:
进行多点的光滑平均,以判断和剔除一些明显错误的读数。
对于温度测量值还必须进行辐射误差订正。
10.5.1  标准等压面高度的计算
单位:位势米
计算公式(10.5)  (10.6)
各等压面层之间厚度进行累加,求出各等压面的海拔高度,以LnP和H为坐标拟合它们的关系曲线。
10.5.2  温度、湿度特性层
温度和湿度的特性层往往具有天气意义:
如逆温层、等温层、云层形成的高湿层等
出现上述情况时,其温度或湿度时间曲线将存在明显的转折。
规定:两层间的温度分布与直线内插温度比较,超过1℃(对流层顶以下)或2℃(对流层顶以上)以上的气层即可选作稳定特性层
图10.16所示
10.5.3  对流层顶的选择
按定义,对流层顶必须符合下列条件:
①500hPa以上的特性层转折点
②第对流层顶往上应出现较厚的净力学稳定特性层,温度递减率小于0.2℃/100m,而且保持在2km以上的厚度
 ③第,:对流层顺的条件:在距第一对流层顶2km以上,其它条件与第一对流层顶要求类似。
10.5.4  软件系统
把探空资料的预处理、资料整理和储存包括在一个更大的软件包内。
美国的世界时系统(Zeb)就是其中之一。
10.6  探空仪的观测误差以及探空仪的对比工作
探空仪的测量误差是各种因素导致的误差总和。
①空盒气压表高空探测的精度
②测温元件的辐射误差
③湿度元件的沾湿以及低湿条件下的瘫痪效应
10.6  探空仪的观测误差以及探空仪的对比工作(续)
探空仪的对比方式:
不同类型的业务探空仪对比
业务探空仪与各国自己的标准探空仪对比
各国标准探空仪之间的对比
基准探空仪设计定型思路:
①采用辐射误差小的测温元件
②采用空盒和沸点气压表两套系统测压
③使用露点仪改善测湿精度
 

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