SAWS-1(B)自动气象观测系统在民航机场中的应用与研究

　　0　引言

　　气象数据和气象条件是民航地面保障不可缺少的部分。飞机着陆、起飞或在空中飞行,都受到气象条件的制约。风会改变飞机的升力和滑跑距离,气温会影响飞机的载重,气压直接关系到飞机进近和着陆安全,恶劣的能见度或跑道视程直接威胁着飞机的起飞和降落,暴雨引起跑道积水会影响飞机的起降安全,冰雹会损坏飞机和地面设施等。因此,民航地面气象观测与飞行关系密切,是飞行安全的重要保障工作之一。SAWS-1(B)型自动气象观测系统是专门用于民航机场气象部门气象数据的自动采集、计算处理和存储的自动观测设备。它可以连续自动测量风向、风速、温度、湿度、气压、降水等气象要素,并结合目前尚未实现自动测量的项目(如云、能、天)由人工观测后键入观测结果,经计算机按《民航地面气象观测规范》和《国际航空气象电码》的要求进行计算处理、编报、显示、打印报文和报表,并实现观测资料的存盘和查询,航空电码报和明语报的编制、转发等功能。

　　1　信号采集系统

　　SAWS-1(B)自动气象观测系统对环境场的测量是通过6个单独的传感器来实现的。其主要测量性能指标见表1。由于这是一个开放型的系统,它的测量参数、测量范围、分辨力、不确定度都可根据用户的实际需求和所选传感器的不同予以选取与修正。

　　1.1　风速传感器

　　风速传感器的风速感应元件为一碳纤维三杯式风杯组件。信号变换电路为光电转换器,风组带着转轴下端的一个多狭缝光栅盘一起旋转,光栅盘与一个红外发光管固定板和一个硅光敏三极管及光电转换整形电路的固定板组成一个光断续器,将机械转动变换成光电脉冲,风杯组每旋转一圈时,光栅盘使光束断续通过n次,使光电转换电路产生n个脉冲输出。风杯组旋转的转速与风速的关系成正比,因此输出的脉冲频率也是同风速成正比的,其关系式为:

　　V=a+bF

　　式中:V为风速(m/s);a,b为风速常数,传感器类型不同常数亦不同;F为风杯角频率(输出脉冲频率值)。

　　1.2　风向传感器

　　风向传感器采用对称平衡的单板式风向标带着转轴下固定的1个多狭缝七位循环二进制(格雷)码盘转动,产生格雷码输出以确定风向值。七位格雷玛盘表示128个示值,将1圈360°等分为128个方位,每1个方位值为2.812 5°。七位格雷码盘上的7个圆环狭缝与装有发光二极管固定板上的7个红外发光管和装光敏三极管固定板上的7个硅光敏三极管在一垂直面上一一对应。在风向标转动时,码盘狭缝位置产生位移,使7个光敏三极管的导通情况相应发生变化,从而产生不同的7位二进制码,表示不同的风向值。但是,风向标每转动1个2.812 5°,只变化1个二进码,因而使编码发生的误差降至最小值。风向传感器的光电转换脉冲电路共有7组独立的电路。