一種溫度溼度測量裝置及其測量方法與流程
2023-04-23 13:48:41
本發明涉及一種溫度溼度測量裝置。
背景技術：
傳統大氣溫度溼度檢測裝置，一般都設置在地面或者通過氣象氣球在空中檢測，設置在地面的檢測裝置檢測的數據只能表徵地表的相關數據，而用氣象氣球的檢測裝置，高度位置容易受到環境影響，不易調控。
谷歌公司2013.06.24申請的發明專利「利用密度調節和/或體積調節的氣球高度控制」申請號為201380036079.7，授權文本中關於調節氣球高低的方法：「在白天，當有太陽時，氣囊內的氣體的溫度可通過控制氣球氣囊內的氣體吸收的太陽能的量來控制。為了控制氣球氣囊內的氣體吸收的太陽能的量，氣球氣囊的表面的吸收/反射性能可通過提供給氣球這樣的氣囊來調節或改變：氣囊的第一部分具有與氣囊的第二部分不同的關於反射或吸收太陽能的性能。在示例性實施例中，氣囊的第一部分可被塗成白色，或者一些其他亮的顏色，其相比於暗色表面反射更多的太陽能以幫助防止氣囊中的氣體溫度升高。氣囊的第二部分可以塗成黑色，或一些其他暗的顏色，其相比於亮色表面吸收更多的太陽能以允許氣囊中的氣體吸收更多的太陽能，使得氣囊中的氣體的溫度升高。也可以是這種情況：透明的一側將允許陽光進入氣球內，使內部的空氣升溫。以該方式，當需要使氣球內的空氣升溫時，透明表面等同於用於朝向太陽的氣囊的部分的深色或黑色表面(相對於淺色或其他反射側)。替代或除了改變氣球氣囊的部分的吸收或反射特性來控制進入氣球氣囊的太陽能的量，還可能提供一種非對稱形狀的氣球，使得氣球的第一部分可朝向太陽取向，與氣球的第二部分朝向太陽取向時相比，該第一部分使更多的太陽能被氣囊內的氣體吸收。因此，通過選擇非對稱形狀的氣球氣囊的哪一側朝向太陽取向，不同的熱量可被帶到氣球內。通過相對於太陽旋轉或轉動氣球(這只要太陽在正頭頂就運轉)，可以通過將更多或更少的氣囊的表面對準太陽而造成大量的加熱或冷卻，與氣球的外側部分上所使用的一種或多種材料無關。當然，非對稱形狀的氣球可以與其整個氣囊表面區域使用相同材料的氣球一起使用，或者可以與具有不同於氣球的第二部分的反射、透射或輻射性能的氣球的第一部分協同使用。因此，氣球氣囊可以被工程化以用可取向的太陽熱能收集系統。當需要獲得或收
集更多的太陽熱能時，允許最多傳輸或吸收太陽能的氣球部分可以被旋轉並朝向太陽取向。還應當指出的是，選擇用來製造該氣囊的材料在熱紅外和可見光波段可能看起來非常不同。因此，用它們在該兩個波段(熱紅外和可見光波段)的反射率、透射率和輻射率來表徵或描述用於氣球的第一部分和氣球的第二部分的材料以及用於每一側的材料是有用的，因為性能可能是完全不同的。例如，當在熱紅外中觀察時，人眼看起來白色的氣囊材料實際上可能是非常暗的(低r(反射率)，高e(輻射率)，低t(透射率)。同樣地，在可見光波段中觀察時似乎在兩側都很反光(高r)的材料，在熱紅外波段中觀察時可能在一側具有與另一側非常不同的性能，例如在金屬化一側r＝0.95e＝0.05/rir＝0.9eir＝0.1，在聚合物一側r＝0.9e＝0.1/rir＝0.5eir＝0.5的金屬化邁拉(mylar)。
通過控制氣球氣囊的哪個部分面向太陽，氣球氣囊中的氣體的溫度可以被控制。
在示例性實施例中，氣球可配備有旋轉氣球氣囊的能力，從而氣囊的第一部分或氣囊的第二部分被定位成面向太陽。在需要提高氣球的高度的情況下，氣球氣囊的允許氣囊中的氣體吸收更多的太陽能的第一部分可被定位成面向太陽以提高氣囊中的氣體溫度(並且提高氣球的高度)。類似地，在需要降低氣球高度的情況下，氣囊的允許氣球氣囊中的氣體吸收更少的太陽能的第二部分可被定位成面向太陽以降低氣球氣囊中的氣體溫度(並且降低氣球的高度)。依賴太陽熱以升高或降低氣球可能不是實現氣球的位置保持目標的最可靠的方法。然而，利用太陽能的優勢是其非常節能並且不消耗很多的能量。具體地，相比於通過諸如運行電動空氣壓縮機的一些其他方法改變高度，(使用許多轉動氣球的可能的方法)消耗更少的能量以轉動氣球到所需的相對於太陽的位置。因此，相比於控制氣球高度的其他方法，利用太陽能控制氣球高度可有利地利用更少的能量。在夜間，當太陽落下，不再可能利用直接的太陽能的氣球氣囊旋轉來控制氣球高度。因此，應可獲得在夜間用於控制高度的替代方法。可用於控制氣球高度的第二操作模式可以是通過引入額外的提升氣體進入氣球氣囊或袋子。以這種方式，氣體可以被泵送進入或離開氣球氣囊或袋子以在夜間控制氣球的高度。高度計或其他裝置可以用於確定高度和/或下降速率，並提供從利用太陽能的高度控制的第一模式到利用具有氣體的氣球氣囊或囊的充氣/放氣的高度控制的第二模式或它們的一些組合的切換。此外，有效負載可以包括一個或多個太陽能電池，以存儲可在夜間用於高度控制的能量。例如，在白天存儲的太陽能可用於通過泵送氣體進入或離開氣球的氣囊或氣球的
袋子來控制氣球的高度。當然，所存儲的太陽能也可以用來存儲用於在白天旋轉氣球氣囊的能量。作為另一個示例，在白天存儲的太陽能可用於加熱氣球氣囊內的氣體以提供增加的浮力。在氫氣被用作提升氣體的情況下，可能利用太陽能電池陣列和燃料電池的協同操作。燃料電池的操作產生壓載物(水，燃料電池反應的副產物)，其質量可以通過控制燃料電池的操作進行控制。燃料電池的燃料可通過氧化氫氣產生，由來自太陽能電池的能量支持。氫氣可在夜間燃燒以加熱氣球氣囊和/或袋子內的有效負載和/或氣體。」
上述的專利中將氣球的顏色設置為兩種，一種是亮色一種是暗色，這種設置使得結構趨於複雜，同時忽略了周圍空氣溫度與氣囊的熱傳遞的影響。
技術實現要素：
本發明要解決的任務是提供一種溫度溼度測量裝置，使得能達到檢測空氣中溫度與溼度數據的同時，同時達到易於操控氣球高度的目的。
為了解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：
一種溫度溼度測量裝置，包括：下底板1、氣球2、罩袋3、第一細繩4、第一電機5、太陽能發電薄膜6、無線遠程控制器7、高度傳感器8、第二電機9、第二細繩10、上擋板11、導管12、電熱絲13、氣管14、氣體流量計15、氣泵16、溫度傳感器17、溼度傳感器18、電磁閥19、風扇20；其中：所述的氣球2的頂部外表面固定的安裝有一個上擋板11；所述的上擋板11上分別安裝有第一電機5、太陽能發電薄膜6、無線遠程控制器7、高度傳感器8、第二電機9；所述的氣球2的頂部外表面與上擋板11之間固定的設置有一個罩袋3；所述的氣球2位於罩袋3內部的中間位置；所述第一細繩4的一端綁住罩袋3開口處的左側裙邊，所述的第一細繩4的另一端綁在第一電機5的動力輸出軸上；所述第二細繩10的一端綁住罩袋3開口處的右側裙邊，所述的第二細繩10的另一端綁在第二電機9的動力輸出軸上；
所述的導管12的一端依次穿過氣球2的內部空腔、罩袋3與上擋板11的下端面固定相連；所述的導管12的另一端與下底板1的上端面固定相連；所述的下底板1的下端面上固定的安裝有溫度傳感器17、溼度傳感器18；所述的氣球2的一側與一根氣管14的一端相連，上述的氣管14與氣球2的內部空腔相連通，上述的氣管14的另一端固定的安裝有電磁閥19，上述的氣管14上還安裝有一個氣體流量計15；所述的下底板1的上端面上安裝有一個氣泵16，上述的氣泵16通過一根氣管14與氣球2的內部空腔相連通，上述的氣管14上還安裝有一個氣體流量計15。
一種溫度溼度測量裝置，其中：所述的位於氣球2內部空腔中的導管12的一側安裝有一個電熱絲13；氣球2的內部安裝有一個小型溫度傳感器。
一種溫度溼度測量裝置，其中：所述的第一電機5、太陽能發電薄膜6、高度傳感器8、第二電機9分別通過導線與無線遠程控制器7相連；所述的氣體流量計15、氣泵16、溫度傳感器17、溼度傳感器18、電磁閥19分別通過穿過導管12的導線與無線遠程控制器7相連；所述的電熱絲13通過穿過導管12的導線與無線遠程控制器7相連；所述的無線遠程控制器7還與一個蓄電裝置相連；上述的蓄電裝置固定在上擋板11的上端面上。
一種溫度溼度測量裝置，其中：所述的上擋板11的上端面上安裝有4個分別面向東南西北四個方向的風扇20；上述的4個風扇20分別與無線遠程控制器7相連；
所述的上擋板11的上端面上還安裝有分別與無線遠程控制器7相連的gps定位系統以及方向傳感器。
一種溫度溼度測量裝置，其中：所述的氣球2的外表面為黑色；所述的罩袋3的外表面噴塗有反光塗層。
一種溫度溼度測量裝置，其中：所述的罩袋3由隔熱材料組成。
本發明的優點在於：結構簡單，通過設置溫度傳感器與溼度傳感器，利用調節高度的氣球，使得檢測的範圍更加的廣泛；通過設置黑色的氣球與反光的罩袋，簡易的實現了對氣球內部溫度的控制，加上設置的電熱絲，無線遠程控制器使得更加的易於操控。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為本發明風扇的分布圖。
圖3為本發明導管的位置示意圖。
附圖標記：下底板1、氣球2、罩袋3、第一細繩4、第一電機5、太陽能發電薄膜6、無線遠程控制器7、高度傳感器8、第二電機9、第二細繩10、上擋板11、導管12、電熱絲13、氣管14、氣體流量計15、氣泵16、溫度傳感器17、溼度傳感器18、電磁閥19、風扇20。
具體實施方式
實施例1、一種溫度溼度測量裝置，包括：下底板1、氣球2、罩袋3、第一細繩4、第一電機5、太陽能發電薄膜6、無線遠程控制器7、高度傳感器8、第二電機9、第二細繩10、上擋板11、導管12、電熱絲13、氣管14、氣體流量計15、氣泵16、溫度傳感器17、溼度傳感器18、電磁閥19、風扇20；其中：所述的氣球2的頂部外表面固定的安裝有一個上擋板11；所述的上擋板11上分別安裝有第一電機5、太陽能發電薄膜6、無線遠程控制器7、高度傳感器8、第二電機9；所述的氣球2的頂部外表面與上擋板11之間固定的設置有一個罩袋3；所述的氣球2位於罩袋3內部的中間位置；所述第一細繩4的一端綁住罩袋3開口處的左側裙邊，所述的第一細繩4的另一端綁在第一電機5的動力輸出軸上；所述第二細繩10的一端綁住罩袋3開口處的右側裙邊，所述的第二細繩10的另一端綁在第二電機9的動力輸出軸上；
所述的導管12的一端依次穿過氣球2的內部空腔、罩袋3與上擋板11的下端面固定相連；所述的導管12的另一端與下底板1的上端面固定相連；所述的下底板1的下端面上固定的安裝有溫度傳感器17、溼度傳感器18；所述的氣球2的一側與一根氣管14的一端相連，上述的氣管14與氣球2的內部空腔相連通，上述的氣管14的另一端固定的安裝有電磁閥19，上述的氣管14上還安裝有一個氣體流量計15；所述的下底板1的上端面上安裝有一個氣泵16，上述的氣泵16通過一根氣管14與氣球2的內部空腔相連通，上述的氣管14上還安裝有一個氣體流量計15。
實施例2、一種溫度溼度測量裝置，其中：所述的位於氣球2內部空腔中的導管12的一側安裝有一個電熱絲13；氣球2的內部安裝有一個小型溫度傳感器。其餘同實施例1。
實施例3、一種溫度溼度測量裝置，其中：所述的第一電機5、太陽能發電薄膜6、高度傳感器8、第二電機9分別通過導線與無線遠程控制器7相連；所述的氣體流量計15、氣泵16、溫度傳感器17、溼度傳感器18、電磁閥19分別通過穿過導管12的導線與無線遠程控制器7相連；所述的電熱絲13通過穿過導管12的導線與無線遠程控制器7相連；所述的無線遠程控制器7還與一個蓄電裝置相連；上述的蓄電裝置固定在上擋板11的上端面上。其餘同實施例1或2。
實施例4、一種溫度溼度測量裝置，其中：所述的上擋板11的上端面上安裝有4個分別面向東南西北四個方向的風扇20；上述的4個風扇20分別與無線遠程控制器7相連；
所述的上擋板11的上端面上還安裝有分別與無線遠程控制器7相連的gps定位系統以及方向傳感器。其餘同實施例3。
實施例5、一種溫度溼度測量裝置，其中：所述的氣球2的外表面為黑色；所述的罩袋3的外表面噴塗有反光塗層。其餘同實施例4。
實施例6、一種溫度溼度測量裝置，其中：所述的罩袋3由隔熱材料組成。其餘同實施例5。
工作原理：
氣球2內填充有密度小於空氣的氣體，氣球2懸空，通過高度傳感器8檢測氣球的高度，太陽能發電薄膜6吸收太陽能發電，溫度傳感器17、溼度傳感器18檢測環境的溼度與溫度，上述的數據通過無線遠程控制器7從傳遞給遠程控制終端；白天的時候，外接溫度較高，氣球2受熱，開始上升，此時無線遠程控制器7將高度傳感器8檢測到的將氣球2的高度數據傳遞給遠程終端，
遠程終端通過通過控制第一電機5、第二電機9旋轉，放下罩袋3，將罩袋3完全罩住氣球2，由於罩袋3隔熱，且反射陽光，使得氣球2無法吸收熱能，同時控制電磁閥19開啟，排除一定體積的氣體，使得氣球2維持在一定的高度，當氣球2的高度需要升高的時候，此時控制第一電機5、第二電機9旋轉拉起罩袋3，由於氣球2為黑色，使得氣球2溫度快速升高，氣球2開始上升，
在夜晚的時候，放下罩袋3，通過遠程控制電熱絲13加熱氣球2內部的氣體，同時通過小型溫度傳感器檢測內部氣體的溫度，由於罩袋3隔熱，使得氣球2的溫度持續穩定上升，氣球高度升高；當需要調節氣球的水平方向的位置的時候，遠程控制器結合gps定位系統以及方向傳感器，控制特定方向的風扇20工作，同時控制其轉速，利用反向風力作用，推動氣球2水平移動。