аэрологический радиозонд

Формула изобретения

1. Аэрологический радиозонд, содержащий первый и второй измерительные резистивные датчики температуры, измерительный мостовой тензодатчик давления, трехвходовой суммирующий усилитель, компаратор, двухвходовой суммирующий усилитель, инвертор на логическом элементе НЕ, первый и второй опорные датчики на логических элементах 2И-НЕ, схему управления радиозонда и приемопередатчик, причем информационный выход первого резистивного измерительного датчика температуры соединен с первым входом трехвходового суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с опорным выходом первого опорного датчика, а третий вход трехвходового суммирующего усилителя соединен с информационным выходом измерительного мостового тензодатчика давления, управляющий вход первого резистивного измерительного датчика температуры соединен с первым управляющим выходом схемы управления радиозонда, опорный вход первого резистивного измерительного датчика температуры соединен с опорным выходом первого опорного датчика, управляющий вход второго резистивного измерительного датчика температуры соединен с вторым управляющим выходом схемы управления радиозонда, логический вход второго резистивного измерительного датчика температуры соединен с выходом инвертора, соединенного также с первым входом двухвходового суммирующего усилителя, с первым входом первого опорного датчика, с входом приемопередатчика и с первым входом второго опорного датчика, информационный выход второго резистивного измерительного датчика

температуры соединен с вторым входом двухвходового суммирующего усилителя, первый и второй управляющие входы измерительного мостового тензодатчика давления соединены соответственно с третьим и четвертым управляющими выходами схемы управления радиозонда, опорный вход мостового тензодатчика давления соединен с опорным выходом второго опорного датчика, выход трехвходового суммирующего усилителя - с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом двухвходового суммирующего усилителя, а выход компаратора соединен с входом инвертора, пятый и шестой управляющие выходы схемы управления радиозонда соединены с вторыми входами соответственно первого и второго опорных датчиков, а выход приемопередатчика является выходом аэрологического радиозонда.

2. Аэрологический радиозонд по п.1 в котором первый измерительный датчик содержит двухвходовый коммутатор и операционный усилитель с двумя независимыми цепями отрицательной обратной связи, одна из которых образована резистивным датчиком температуры и первым образцовым резистором, вторая - вторым и третьим образцовыми резисторами, средние точки резистивных делителей через двухвходовой коммутатор соединены с инверсным входом операционного усилителя, общая точка первого и второго образцовых резисторов является опорным входом первого измерительного датчика, а выход операционного усилителя - его информационным выходом, управляющий вход двухвходового коммутатора является управляющим входом первого измерительного датчика температуры.

3. Аэрологический радиозонд по п.1, в котором второй измерительный датчик содержит одновходовый коммутатор и интегратор на операционном усилителе, хронирующая RC-цепь которого содержит резистивный делитель, состоящий из последовательно соединенных образцового резистора, резистивного датчика температуры и конденсатора, включенного в отрицательную обратную связь операционного усилителя, а резистивный делитель одним концом соединен с инверсным входом операционного усилителя интегратора, а вторым концом - с логическим входом второго резистивного измерительного датчика температуры, резистивный датчик температуры зашунтирован контактами одновходового коммутатора, управляющий вход которого является управляющим входом второго резистивного измерительного датчика температуры.

4. Аэрологический радиозонд по п.1, в котором измерительный мостовой тензодатчик давления содержит резистивный делитель, операционный усилитель, первый и второй двухвходовые суммирующие усилители, трехвходовой сдвоенный коммутатор, дифференциальный усилитель, блок ослабления напряжений, причем резистивный делитель образован первым и вторым образцовыми резисторами, средняя точка которых соединена с инверсным входом операционного усилителя, а тензорезисторный мост последовательно с первым образцовым резистором одной диагональю включен в цепь отрицательной обратной связи этого усилителя и одновременно одним концом этой диагонали соединен с входом "в" коммутатора, в вторая диагональ тензорезисторного моста через контакты "а" и "б" коммутатора соединена с входами дифференциального усилителя, выход операционного усилителя соединен с первым входом первого суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с вторым образцовым резистором, с входом блока ослабления напряжения и является опорным входом мостового измерительного датчика давления, выход дифференциального усилителя соединен с первым входом второго суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом блока ослабления напряжения, а выход второго суммирующего усилителя является информационным выходом измерительного мостового датчика давления, первый и второй управляющие входы коммутатора являются соответственно первым и вторым управляющими входами измерительного мостового датчика давления, контакты "в" и "г" коммутатора соединены с обоими концами первого образцового резистора, контакта "е" - с выходом первого суммирующего усилителя, а контакт "д" - с нулевой шиной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в метеорологических радиозондах для измерения вертикального профиля метеовеличин в атмосфере, например, температуры, давления. Изобретение может быть также использовано в устройствах преобразования информации резистивных датчиков.

Аэрологический радиозонд производит преобразование нескольких метеовеличин в радиотелеметрические сигналы и передает их по радиоканалу на наземную станцию сопровождения.

С начала использования радиозондов стоит проблема измерения метеовеличин в широком диапазоне воздействующих факторов: температуры от минус 80^oC до плюс 50^oC, влажность до 100%, высотности до 30-40 км, солнечной радиации, космического излучения и т.д. Наибольшие трудности возникают при измерении влажности, особенно на больших высотах из-за низкого содержания водяного пара в атмосфере при больших отрицательных температурах. При этом к измерительным приборам предъявляются высокие требования по точности измерения, массогабаритным характеристикам (МГХ), энергопотреблению и низкой стоимости. Требования эти довольно противоречивы.

В настоящее время в качестве датчиков метеовеличин широко используются чувствительные элементы резистивного типа: низкоомные, высокоомнные и мостовые. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки.

Известны радиозонды фирмы VAISALA, в которых используются емкостные чувствительные элементы для преобразования температуры, влажности и атмосферного давления в частотные телеметрические сигналы (см. ж. VAISALA News, N 136-1995 г., стр. 9-12, Финляндия, Хельсинки).

Недостатком измерительных устройств этих радиозондов является схемная сложность, т.к. требуется высокая чувствительность измерения емкости, например, при изменении температуры на 100К емкость датчика изменяется всего на 7-8 пФ.

Известны радиозонды с низкоомными датчиками температуры (см. Сб. Методы и средства зондирования атмосферы. Труды центральной аэрологической обсерватории, 1990 г., вып. 168, стр. 56-59).

Недостатком этих устройств является также схемная сложность ввиду того, что нужно учитывать сопротивление проводов, которое изменяется в зависимости от окружающей температуры и приводит к возникновению термоЭДС в цепи преобразования. Кроме того, низкоомные датчики температуры требуют подгонки измерительной части (например, резистивного моста) до 0,01 Ом, что в условиях даже единичного производства трудоемко, либо требует индивидуальной градуировки.

Известен серийный радиозонд МР3-3А (см. Н.А. Зайцева "Аэрология", г. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1990, стр. 187-191), в котором происходит преобразование сопротивлений двух резистивных датчиков (температуры и влажности воздуха) в частотные сигналы.

Недостатком данного устройства является его высокая погрешность измерения, особенно на больших высотах.

Известен преобразователь давления в электрический сигнал, в котором в качестве чувствительного элемента используется мостовой тензорезисторный преобразователь, сформированный на деформируемой мембране (см. А.С. СССР N 1610327). Данный преобразователь содержит тензорезисторный мост, дифференциальный усилитель, переключатель, резистивный делитель, блок ослабления напряжения и сумматор с соответствующими соединениями.

Недостатком преобразователя является температурная зависимость коэффициента тензочувствительности и начального разбаланса тензомоста.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения метеовеличин.

Для решения поставленной задачи предлагается аэрологический радиозонд, содержащий первый и второй измерительные резистивные датчики температуры, измерительный мостовой тензодатчик давления, трехвходовой суммирующий усилитель, компаратор, двухвходовой суммирующий усилитель, инвертор на логическом элементе НЕ, первый и второй опорные датчики в логических элементах 2И-НЕ, схему управления радиозонда и приемопередатчик, причем информационный выход первого резистивного измерительного датчика температуры соединен с первым входом трехвходового суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с опорным выходом первого опорного датчика, а третий вход трехвходового суммирующего усилителя соединен с информационным выходом измерительного мостового тензодатчика давления, управляющий вход первого резистивного измерительного датчика температуры соединен с первым управляющим выходом схемы управления радиозонда, опорный вход первого резистивного измерительного датчика температуры соединен с опорным выходом первого опорного датчика, управляющий вход второго резистивного измерительного датчика температуры соединен с вторым управляющим выходом схемы управления радиозонда, логический вход второго резистивного измерительного датчика температуры соединен с выходом инвертора, соединенного также с первым входом двухвходового суммирующего усилителя, с первым входом первого опорного датчика, с входом приемопередатчика и с первым входом второго опорного датчика, информационный выход второго резистивного измерительного датчика температуры соединен с вторым входом двухвходового суммирующего усилителя, первый и второй управляющие входы измерительного мостового тензодатчика давления соединен с третьим и четвертым соответственно управляющими выходами схемы управления радиозонда, опорный вход мостового тензодатчика давления соединен с опорным выходом второго опорного датчика, выход трехвходового суммирующего усилителя соединен с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом двухвходового суммирующего усилителя, а выход компаратора соединен с входом инвертора, пятый и шестой управляющие выходы схемы управления радиозонда соединены с вторыми входами первого и второго соответственно опорных датчиков, а выход приемопередатчика является выходом аэрологического радиозонда; первый измерительный датчик содержит двухвходовой коммутатор и операционный усилитель с двумя независимыми цепями отрицательной обратной связи, одна из которых образована резистивным датчиком температуры и первым образцовым резистором, вторая - вторым и третьим образцовыми резисторами, средние точки резистивных делителей через двухвходовой коммутатор соединены с инверсным входом операционного усилителя, общая точка первого и второго образцовых резисторов является опорным входом первого измерительного датчика, а выход операционного усилителя - его информационным выходом, управляющий вход двухвходового коммутатора является управляющим входом первого измерительного датчика температуры; второй измерительный датчик содержит одновходовый коммутатор и интегратор на операционном усилителе, хронирующая RC-цепь которого содержит резистивный делитель, состоящий из последовательно соединенных образцового резистора, резистивного датчика температуры и конденсатора, включенного в отрицательную обратную связь операционного усилителя, а резистивный делитель одним концом соединен с инверсным входом операционного усилителя интегратора, а вторым концом соединен с логическим входом второго резистивного измерительного датчика температуры, резистивный датчик температуры зашунтирован контактами одновходового коммутатора, управляющий вход которого является управляющим входом второго резистивного измерительного датчика температуры; измерительный мостовой тензодатчик давления содержит резистивный делитель, операционный усилитель, первый и второй двухвходовые суммирующие усилители, трехвходовой сдвоенный коммутатор, дифференциальный усилитель, блок ослабления напряжений, причем резистивный делитель образован первым и вторым образцовыми резисторами, средняя точка которых соединена с инверсным входом операционного усилителя, а тензорезисторный мост последовательно с первым образцовым резистором одной диагональю включен в цепь отрицательной обратной связи этого усилителя и одновременно одним концом этой диагонали соединен со входом "в" коммутатора, а вторая диагональ тензорезисторного моста через контакты "а" и "б" коммутатора соединена со входами дифференциального усилителя; выход операционного усилителя соединен с первым входом первого суммирующего усилителя, второй вход которого соединен со вторым образцовым резистором, с входом блока ослабления напряжения и является опорным входом мостового измерительного датчика давления, выход дифференциального усилителя соединен с первым входом второго суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом блока ослабления напряжения, а выход второго суммирующего усилителя является информационным выходом измерительного мостового датчика давления, первый и второй управляющие входы коммутатора являются первым и вторым соответственно управляющими входами измерительного мостового датчика давления, контакты "в" и "г" коммутатора соединены с обоими концами первого образцового резистора, контакт "е" - с выходом первого суммирующего усилителя, а контакт "д"- с нулевой шиной.

На фиг. 1 показана электрическая схема аэрологического радиозонда, на фиг. 2 - диаграммы напряжений основных точек схемы.

На электрической схеме изображено: 1, 2 - первый и второй соответственно резистивные измерительные датчики температуры, 3 - мостовой измерительный тензодатчик давления, 4 - трехвходовый суммирующий усилитель, 5 - компаратор, 6 - двухвходовой суммирующий усилитель, 7 - инвертор (логический элемент НЕ), 8 и 9 - первый и второй соответственно опорные датчики (логические элементы 2И-НЕ), 10 - схема управления радиозонда, 11 - приемопередатчик; в состав первого датчика 1 входят двухвходовой коммутатор 12, операционный усилитель 13, первый эталонный резистор R1, резистивный датчик R2 температуры, второй и третий эталонные резисторы R3 и R4 соответственно; в состав датчика 2 входят интегратор 14, одновходовой коммутатор 15, конденсатор C1 хронирующей цепи интегратора 14, эталонный резистор R5, резистивный датчик R6 температуры и конденсатор C1 хронирующей цепи интегратора 14; в состав датчика 3 входят операционный усилитель 16, первый и второй двухвходовые суммирующие усилители 17 и 18 соответственно, трехвходовой сдвоенный коммутатор 19, дифференциальный усилитель 20, блок 21 ослабления напряжения, первый и второй эталлонные резисторы R7 и R8 соответственно, тензорезисторный мост R9. Информационный выход датчика 1 соединен с первым входом трехвходового суммирующего усилителя 4, второй вход которого соединен с опорным выходом первого опорного датчика 8, а третий вход соединен с информационным выходом датчика 3, управляющий вход датчика 1 соединен с первым управляющим выходом схемы 10 управления радиозонда, опорный вход датчика 1 соединен с опорным выходом первого опорного датчика 8. Управляющий вход датчика 2 соединен с вторым управляющим выходом схемы 10 управления радиозонда, логический вход датчика 2 соединен с выходом инвертора 7, соединенного также с первым входом двухвходового суммирующего усилителя 6, с первым входом первого опорного датчика 8, с входом приемопередатчика 11 и с первым входом второго опорного датчика 9, информационный выход датчика 2 соединен с вторым входом двухвходового суммирующего усилителя 6. Первый и второй управляющие входы датчика 3 соединены с третьим и четвертым соответственно управляющими выходами схемы 10 управления радиозонда, опорный вход датчика 3 соединен с опорным выходом второго опорного датчика 9. Выход трехвходового суммирующего усилителя 4 соединен с первым входом компаратора 5, второй вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя 6, а выход компаратора 5 соединен с входом инвертора 7. Пятый и шестой управляющие выходы схемы 10 управления радиозонда соединены с вторыми входами первого и второго соответственно опорных датчиков 8 и 9, а выход приемопередатчика 11 является выходом аэрологического зонда. Операционный усилитель 13 датчика 1 имеет две независимые цепи отрицательной обратной связи, одна из которых образована первым эталонным резистором R1 и резистивным датчиком R2 температуры, вторая - вторым и третьим эталонными резисторами R3 и R4, средние точки резистивных делителей через двухвходовой коммутатор 12 соединены с инверсным входом операционного усилителя 13, общая точка первого и второго эталонных резисторов R1 и R3 является опорным входом датчика 1, а выход операционного усилителя 13 является информационным выходом датчика 1, управляющий вход двухвходового коммутатора 12 является управляющим входом датчика 1. Хронирующая RC-цепь интегратора на операционном усилителе 14 датчика 2 содержит резистивный делитель, состоящий из последовательно соединенных эталонного резистора R5 температуры, резистивного датчика R6 температуры и конденсатора С1, включен последний в отрицательную обратную связь операционного усилителя, резистивный делитель одним концом соединен с инверсным входом операционного усилителя интегратора 14, а вторым концом соединен с логическим входом датчика 2, резистивный датчик R6 температуры зашунтирован контактами коммутатора 15, управляющий вход которого является управляющим входом датчика 2. Резистивный делитель датчика 3 образован первым и вторым эталонными резисторами R7 и R8, средняя точка которых соединена с инверсным входом операционного усилителя 16 и с входом "г" коммутатора 19, тензорезисторный мост R9 последовательно с первым эталонным резистором R7 одной диагональю включен в цепь отрицательной обратной связи усилителя 16, а вторая диагональ тензорезисторного моста R9 через контакты "а" и "б" коммутатора 19 соединена с входами дифференциального усилителя 20, выход операционного усилителя 16 соединен с первым входом первого суммирующего усилителя 17, второй вход которого соединен со вторым эталонным резистором, с входом блока 21 ослабления напряжения и является опорным входом датчика 3, выход дифференциального усилителя 20 соединен с первым входом второго суммирующего усилителя 18, второй вход которого соединен с выходом блока 21 ослабления напряжения, а выход второго суммирующего усилителя 18 является информационным выходом датчика 3, первый и второй управляющие входы коммутатора 19 являются первым и вторым соответственно управляющими входами датчика 3, контакты "в" и "г" коммутатора 19 соединены с обоими концами первого эталонного резистора R7, контакт "д" заземлен, а контакт "е" соединен с выходом первого суммирующего усилителя 17.

На диаграммах напряжения основных точек схемы изображено: "а" и "б" - режимы модуляции датчиков 1 и 3; "в" и "г" - режим преобразования датчика 2, U_вых (4) - выходное напряжение суммирующего усилителя 4, U_вых (6) - суммирующего усилителя 6, U_вых (7) - выходное напряжение инвертора 7.

Указанные схемы представляют собой интегральные микросхемы, выполненные по КМОП - технологии, например на 561 серии, которая имеет почти полный функционально законченный набор как логических, так и линейных микросхем.

Операционные усилители, сумматоры, дифференциальные усилители могут быть выполнены на 140 сериях, коммутаторы - на 590 сериях, схема управления может быть реализована, например, в виде тактового генератора и логической схемы, формирующей на выходах циклически повторяющиеся логические уровни напряжений. В первом измерительном датчике 1 в качестве измерительного элемента могут быть использованы низкоомные датчики, например, на основе фольговых или проволочных чувствительных элементов. Во втором измерительном датчике 2 могут быть применены высокоомные резистивные датчики с высокой чувствительностью, например, типа ММТ-1. В мостовом измерительном датчике 3 используется тензорезисторный мост, сформированный на деформируемой мембране, который на основе разбаланса обеспечивает высокоточное преобразование изменения давления в электрический сигнал (Указанные интегральные микросхемы, см. "Цифровые интегральные микросхемы ", справочник, Минск: "Полымя", 1996 г.).

Аэрологический радиозонд работает следующим образом. Генерация импульсных колебаний телеметрических сигналов возникает за счет положительной обратной связи, действующей с выхода инвертора 7, через суммирующий усилитель 6, на второй вход компаратора 5. Эпюры напряжений, поясняющие принцип формирования телеметрических сигналов, приведены на фиг. 2.

В радиозонде обеспечивается два режима работы:

при наличии модуляции напряжения на выходе суммирующего усилителя 4 действует режим преобразования амплитуды этого напряжения;

при отсутствии модуляции - действует режим преобразования сопротивления R6.

Переключение указанных режимов осуществляется управляющими напряжениями, поступающими на входы первого и второго опорных датчиков (8 и 9 соответственно), выходные напряжения которых используются в качестве опорных напряжений измерительных цепей измерительных датчиков 1 и 3 метеовеличин 1 и 3 соответственно.

Режим преобразования сопротивления включается при одновременном поступлении на второй вход обоих опорных датчиков 8 и 9 "запрещающего" уровня управляющего напряжения - лог. "0". При этом, выходная лог. "1" напряжения опорных датчиков 8 и 9 не будет изменяться при изменении уровня напряжения, действующего на их первых входах, поступающего с выхода компаратора 5 через инвертор 7, а это значит, что выходные напряжения указанных измерительных цепей датчиков 1 и 3 модулироваться не будут. Следовательно, на выходе суммирующего усилителя 4 будет действовать постоянный уровень напряжения, не оказывающий влияния на период генерируемых импульсов, который будет определяться только параметрами хронирующей цепи интегратора 14 - сопротивлением образцового резистора R5 при замкнутых контактах коммутатора 15, либо суммой сопротивлений резисторов R5 и второго резистивного датчика R6 при разомкнутых контактах коммутатора 15 (см. фиг. 2 "в" и "г"). В этом режиме радиозонд формирует корректирующий {kp2} и рабочий {фиг.2} сигналы второго измерительного датчика 2 метеовеличины, периоды повторения импульсов которых, соответственно, равны T_кр2 и T_р2.

Режим преобразования напряжения включается при замыкании контактов коммутатора 15 в хронирующей цепи интегратора 14 и снятии "запрещающего" уровня (лог. "0") напряжения со входа одного из опорных датчиков (8 либо 9). При этом возникает модуляция (изменение полярности относительно общего потенциала) выходного напряжения соответствующей измерительной цепи и длительность периода выходных импульсов будет пропорциональна амплитуде этого напряжения (см. фиг. 2 "а" и "б"). В режиме преобразования напряжения "включается" либо измерительная цепь первого резистивного датчика 1, либо измерительная цепь мостового датчика 3. На выходах измерительных цепей формируются следующие напряжения. На выходе измерительной цепи первого резистивного датчика 1 метеовеличины, в зависимости от положения контактов коммутатора 12, формируется либо рабочее напряжение (U_р1), пропорциональное сопротивлению первого резистивного датчика R2, либо корректирующее напряжение (U_кр1), величина которого приблизительно равна рабочему напряжению при максимальном сопротивлении датчика R2. При "включении" этой измерительной цепи радиозонд формирует рабочий {р1}и корректирующий {kp1} сигналы первого резистивного датчика 1 метеовеличины, периоды повторения импульсов которых равны, соответственно, T_р1 и T_кр1.

На выходе измерительной цепи мостового датчика 3 метеовеличины, в зависимости от положения контактов коммутатора 19 формируются три напряжения:

рабочее (U_р3), пропорциональное разбалансу резистивного моста R9;

первое корректирующее напряжение (U_кр3-1), приблизительно равное по величине рабочему напряжению при максимальном разбалансе моста R9;

второе корректирующее напряжение (U_кр3-2), пропорциональное сопротивлению диагонали моста и используемое для температурной коррекции. При "включении" этой измерительной цепи радиозонд формирует рабочий сигнал {р3}, первый { кр3-1} и второй {kp3-2} калибрационные сигналы измерительной цепи мостового датчика 3, периоды повторения импульсов которых равны, соответственно, T_р3, T_кр3-1, T_кр3-2.

Как указано выше, при "выключении" измерительной цепи на ее выходе устанавливается немодулированный уровень одного из формируемых этой цепью напряжений, который, поступая через суммирующий усилитель 4 на вход компаратора 5, воспринимается последним как постоянное напряжение смещения и не оказывает влияния на период формируемых импульсов. Однако величина этого смещения является достаточно большой и, с целью максимального использования диапазона допустимых входных синфазных напряжений компаратора 5, при "выключении" измерительной цепи в ней устанавливается соответствующее корректирующее напряжение: U_кр1 (в измерительной цепи первого резистивного датчика) и U_кр3-1 (в измерительной цепи мостового датчика). Величины U_кр1 и U_кр3-1 выбираются приблизительно одинаковыми, а в суммирующем усилителе 4 вводится постоянное напряжение смещения, величина и полярность которого обеспечивает компенсацию на его выходе немодулированного уровня корректирующего напряжения, поступающего с выхода "выключенной" измерительной цепи. В качестве такого напряжения смещения может быть использован, например, положительный (или отрицательный) уровень напряжения источника питания, подаваемый на специальный вход суммирующего усилителя 4. В этом случае, при одновременном "выключении" обоих измерительных цепей, на выходе суммирующего усилителя 4 и входе компаратора 5 (см. фиг. 2 "в" и "г") будет действовать постоянный уровень напряжения, равный U_кр1.

В качестве выходных информационных параметров в заявляемом радиозонде используются относительные величины Y₁, Y₂ и (Y_3-1, Y_3-2), которые рассчитываются по измеренным значениям периодов телеметрических сигналов.

Величина Y₁ является выходным параметром радиозонда при преобразовании сопротивления первого резистивного датчика метеовеличины и рассчитывается по формуле:



где Y₁ - выходной параметр радиозонда;

T_р1 - период рабочего сигнала датчика 1;

T_кр2 - период корректирующего сигнала датчика 2;

T_кр1 - период корректирующего сигнала датчика 1.

Величина Y₂ является выходным параметром радиозонда при преобразовании сопротивления второго резистивного датчика 2 метеовеличины и рассчитывается по формуле:

Y₂ = T_kр2/T_р2,

где Y₂ - выходной параметр радиозонда;

T_р2 - период рабочего сигнала датчика 2.

Величины Y_3-1, Y_3-2 являются выходными параметрами радиозонда при преобразовании параметров мостового датчика 3 (разбаланса и сопротивления диагонали моста) и рассчитываются по формулам:



где Y_3-1 - выходной параметр радиозонда;

T_р3 - период рабочего сигнала датчика 3;

T_кр3-1 - период первого корректирующего сигнала датчика 3.

где Y_3-2 - выходной параметр радиозонда;

T_кр3-2 - период второго корректирующего сигнала датчика 3.

По рассчитанным значениям Y-параметров, с помощью обратных характеристик преобразования радиозонда, определяются значения преобразуемых сопротивлений первого и второго резистивного датчиков 1 и 2 соответственно, а также параметры мостового датчика 3 - разбаланс моста и сопротивление его диагонали.

Таким образом, предлагаемый радиозонд обеспечивает:

Преобразование сопротивления низкоомного резистивного датчика 1 метеовеличины, имеющего низкую чувствительность, в относительный Y-параметр. Преобразование производится с использованием измерительной цепи, обеспечивающей компенсацию начальной величины сопротивления датчика 1 и малый измерительный ток, протекающий через датчик 1. Компенсация мультипликативной и аддитивной составляющих погрешности преобразования производится при расчете Y-параметра за счет корректирующих величин - напряжения мультипликативной коррекции и соответствующего ему периода повторения импульсов корректирующего сигнала (T_кр1), и периода повторения импульсов сигнала аддитивной коррекции (T_кр2).

Преобразование сопротивления высокоомного второго измерительного датчика 2 метеовеличины, имеющего высокую чувствительность, в относительный Y-параметр. Преобразование осуществляется с использованием измерительной цепи, применяемой в серийных радиозондах и состоящей из последовательно соединенных образцового резистора R5 и резистивного датчика R6, зашунтированного контактами коммутатора 15. Компенсация мультипликативной погрешности преобразования производится при расчете Y-параметра за счет корректирующей величины - сопротивления образцового резистора R5 и соответствующего ему периода повторения импульсов корректирующего сигнала (T_кр2).

Преобразование параметров мостового резистивного датчика 3 метеовеличины (разбаланса моста R9 и сопротивления его диагонали) в два относительных Y-параметра, обеспечивающих измерение метеовеличины с температурной компенсацией погрешности датчика алгоритмическим методом. Компенсация мультипликативной и аддитивной составляющих погрешности преобразования параметров мостового датчика 3 производится при расчете Y-параметров за счет корректирующих величин - напряжения мультипликативной коррекции и соответствующего ему периода повторения импульсов корректирующего сигнала (T_кр3-1), и периода повторения импульсов сигнала аддитивной коррекции (T_кр2).

Дополнительный положительный эффект заключается в том, что кроме суммирования положительных свойств известных технических решений, в предлагаемом радиозонде обеспечено получение нового качества - во всех трех преобразованиях используется один и тот же корректирующий сигнал {kp2}, величина периода повторения импульсов которого T_кр2 используется для аддитивной коррекции погрешности преобразования сопротивления первого резистивного датчика 1 и параметров мостового датчика 3, и мультипликативной коррекции погрешности преобразования сопротивления второго резистивного датчика 2.