专利名称：一种多功能气象采集仪及其控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及气象参数采集领域，具体涉及一种多功能气象采集仪及其控制系统。
技术背景
风速、风向、温度、湿度、气压、雨量是气象参数中的重要部分，目前传统的采集方 式需要6种传感器分别采集，这样集成度很低；目前风速风向采集使用传统的机械式的风 杯风速仪、风向标，不仅容易磨损而且使用寿命短；目前雨量测量采用的仪器包括雨量筒和 量杯，这样不但测量实时性差，而且需维护费用高。发明内容
为了解决现有技术采集气象参数方式集成度底，采集仪器的寿命短，维护成本高 等技术问题，本发明提供一种多功能气象采集仪及其控制系统。
一种多功能气象采集仪，所述采集仪包括采集仪本体，所述采集仪本体包括外壳， 设置于外壳下端的底座，其特征在于所述外壳的内部自下至上依次设置有电源板，温度传 感器和湿度传感器，气压传感器，采集主板，超声波传感器，以及雨量传感器；所述外壳的外 侧设置有叶片；底座内设置有接插口。
优选地,上述雨量传感器设置于外壳的上端。
优选地，上述雨量传感器由雨量盖和设置于雨量盖上端的上壳组成。
优选地，上述超声波传感器为多个，并设置于同一水平面上。
优选地，上述超声波传感器为4个，并与水平面的夹角为
45。。
优选地，上述温度传感器和气压传感器安装在叶片内。
一种多功能气象采集仪控制系统，所述控制系统包括信号采集单元，与信号采集 单元连接的滤波电路，与滤波电路连接的放大电路，与放大电路连接的模数转换电路，与模 数转换电路连接的单片机，与单片机连接的显示器。
优选地，上述信号采集单元为雨量传感器或温度传感器或湿度传感器或气压传感 器或超声波传感器。
优选地，上述单片机由第一单片机和第二单片机组成。
优选地，上述雨量传感器与第一单片机连接；所述温度传感器、湿度传感器、气压 传感器和超声波传感器与第二单片机连接。
优选地，上述超声波传感器为多个。
本发明相较现有技术的优点在于
本实发明使用一种使用寿命长的超声风速风向传感器和用压电原理实现的雨量 传感器，并将温度、湿度、气压传感器组合在一起实现一台采集仪可以同时实现多种数据的 录入和显示，而且还有数据准确，寿命长以及维护费用低等优点。


图1是本发明的系统原理框图2是本发明的电路原理图3是本发明中超声波传感器的安装分布图4是本发明中采集仪的主视图5是本发明中采集仪的剖视图。
图中
采集仪本体1，外壳101，底座102 ;电源板2 ;温度传感器3 ;采集主板4 ;超声波传 感器5 ;叶片6 ;接插口 7 ;雨量传感器8，雨量盖801，上壳802 ;信号采集单元9 ;滤波电路 10 ;放大电路11 ;模数转换电路12 ;单片机13 ;第一单片机130 ;第二单片机131 ;显示器 14 ;湿度传感器15 ;气压传感器16 ;传感器驱动电路17 ;发送电路18 ;模拟选择开关19 ;选 频放大器20 ;积分比较器21，比较电路22。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方 式对本发明作进一步详细描述。
具体实施例1
参见图3-5所示，本发明提供的一种多功能气象采集仪包括采集仪本体1，采集仪 本体I包括外壳101,设置于外壳101下端的底座102,外壳101的内部设置自下至上依次设 置有电源板2，温度传感器3和湿度传感器15，气压传感器16，采集主板4，以及超声波传感 器5 ;外壳101的外侧设置有叶片6 ;底座102内设置有接插口 7。雨量传感器8具体固定 在外壳101的上端,雨量传感器8由雨量盖801和设置于雨量盖801上端的上壳802组成， 雨量传感器8内部还设置有压电传感器，具体是设置于雨量盖801的下端。其原理是将雨 量传感器检测雨滴的体积与分布密度，雨滴体积与压电陶瓷产生的电压成正比。因此，每个 雨滴信号可以直接转换为累计降雨量，不是雨滴产生的信号则用低通滤波器术过滤掉。通 过检测每个单独的雨滴，可以高精度地计算降雨量和降雨强度。超声波传感器5为多个，并 设置于同一水平面上，相互垂直。超声波传感器5为4个，并与水平面的夹角为45°。温湿 度传感器3和气压传感器4安装在叶片5内。超声波传感器有4个等间距的超声波变换器 位于同一水平面上，组成一个变换器阵列。通过测量超声波从一个换能器，到达处于同一条 直线上另外一个换能器的时间，来确定风速和风向。风传感器测量沿变换器阵列所形成的 4条路径的传送时间(双向)。此传送时间取决于沿超声波路径的风速。如果风速为零，则正 向和反向传送时间相同。当风向与声音路径的方向相同时，上风向传送时间将变长，而下风 向传送时间将变短。
参见图1所示，本发明提供的多功能气象采集仪控制系统，包括信号采集单元9， 与信号采集单元9连接的滤波电路10，与滤波电路10连接的放大电路11，与放大电路11 连接的模数转换电路12，与模数转换电路12连接的单片机13，与单片机13连接的显示器 14。信号采集单元9为雨量传感器或温度传感器或湿度传感器或气压传感器或超声波传感 器。单片机13由第一单片机130和第二单片机131组成。所述雨量传感器与第一单片机 130连接；温度传感器、湿度传感器、气压传感器和超声波传感器与第二单片机131连接，超声波传感器为多个。
参见图2所示，本发明提供的多功能气象采集仪控制系统具体包括雨量传感器8， 与雨量传感器8连接的滤波电路10，该滤波电路为低通滤波电路，与滤波电路10连接的放 大电路11，放大电路11为压电信号放大电路，与放大电路11连接的A/D转换电路12，和比 较电路22，以及与A/D转换电路12和比较电路22连接的第一单片机130，该第一单片机 130为处理雨量的单片机。
本发明还包括超声波传感器5，与超声波传感器5连接的传感器驱动电路17，与传 感器驱动电路17连接的发送电路18和模拟选择开关19，与模拟选择开关19连接的选频 放大器20，与选频放大器20连接的积分比较器21，该积分比较器21与第二单片机131连 接。第二单片机131用于测量风速、风向、温度、湿度以及大气压强等参数。其中超声波传 感器5和传感器驱动电路17由4组组成，即超声波传感器5分为第一超声波传感器，第二 超声波传感器，第三超声波传感器，第四超声波传感器，四个声波传感器环形阵列排布，具 体布置方式参见图3所示。
传感器驱动电路17为超声波收发一体驱动电路；第二单片机131与传感器驱动电 路17之间还设置有发送电路18，该发送电路18为超声波脉冲序列产生电路；本发明还包 括与第二单片机131连接的气压传感器16，温度传感器3，湿度传感器15，以及显示器14。 其中气压传感器16用于实时检测气压数据，温度传感器3用于检测温度数据，湿度传感器 15用于检测湿度数据，显示器14用于显示经第二单片机131处理后的气压、温度以及湿度 等数据，便于操作人员直观的观察各种数据的变化。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施 方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精 神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种多功能气象采集仪，所述采集仪包括采集仪本体(I)，所述采集仪本体(I)包括外壳(101)，设置于外壳(101)下端的底座(102)，其特征在于所述外壳(101)的内部自下至上依次设置有电源板(2)，温度传感器(3)，湿度传感器(15)，气压传感器(16)，采集主板(4)，超声波传感器(5)，以及雨量传感器(8);所述外壳(101)的外侧设置有叶片(6);底座 (102)内设置有接插口(7)。
2.根据权利要求1所述的多功能气象采集仪，其特征在于所述雨量传感器(8)设置于外壳(101)的上端。
3.根据权利要求2所述的多功能气象采集仪，其特征在于所述雨量传感器(8)由雨量盖(801)和设置于雨量盖(801)上端的上壳(802)组成。
4.根据权利要求3所述的多功能气象采集仪，其特征在于所述超声波传感器(5)为多个，并设置于同一水平面上，相互垂直。
5.根据权利要求3所述的多功能气象采集仪，其特征在于所述超声波传感器(5)为4 个，并与水平面的夹角为45°
6.根据权利要求5所述的多功能气象采集仪，其特征在于所述温度传感器(3)和气压传感器(16)安装在叶片(6)内。
7.一种多功能气象采集仪控制系统，其特征在于所述控制系统包括信号采集单元(9),与信号采集单元(9)连接的滤波电路(10)，与滤波电路(10)连接的放大电路(11)，与放大电路(11)连接的模数转换电路(12 )，与模数转换电路(12 )连接的单片机(13 )，与单片机(13)连接的显示器(14)。
8.根据权利要求7所述的多功能气象采集仪控制系统，其特征在于所述信号采集单元(9)为雨量传感器或温度传感器或湿度传感器或气压传感器或超声波传感器。
9.根据权利要求8所述的多功能气象采集仪控制系统，其特征在于所述单片机(13) 由第一单片机(130)和第二单片机(131)组成。
10.根据权利要求9所述的多功能气象采集仪控制系统，其特征在于所述雨量传感器与第一单片机(130)连接；所述温度传感器、湿度传感器、气压传感器和超声波传感器与第二单片机(131)连接，所述超声波传感器为多个。
全文摘要
本发明提供一种多功能气象采集仪及其控制系统，其中，采集仪包括采集仪本体，采集仪本体包括外壳，设置于外壳下端的底座，外壳的内部设置自下至上依次设置有电源板，温度传感器和湿度传感器，气压传感器，采集主板，超声波传感器，以及雨量传感器；所述外壳的外侧设置有叶片；底座内设置有接插口。控制系统包括信号采集单元，与信号采集单元连接的滤波电路，与滤波电路连接的放大电路，与放大电路连接的模数转换电路，与模数转换电路连接的单片机，与单片机连接的显示器。本发明解决现有技术采集气象参数方式集成度底，采集仪器的寿命短，维护成本高等技术问题，有数据准确。具有寿命长以及维护费用低等优点。
文档编号G01W1/04GK103064131SQ20121053533
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月12日 优先权日2012年12月12日
发明者朱铭鑫, 马世高 申请人:朱铭鑫, 马世高