浅谈电子测风经纬仪使用与保养技术

　　0　引言

　　GYR1型电子测风经纬仪作为新型的高空测风备份仪器,已在河源探空站投入使用并运行至今。经纬仪是比较精密、贵重的观测仪器,需要良好的保存环境和条件,需要使用者进行规范地操作和维护[1]。这里结合笔者实际工作中了解的情况,谈谈它的使用和保养技术,以供参考。

　　1　技术参数及构造

　　GYR1型电子测风经纬仪是通过对测风气球的跟踪,计算高空风向、风速的气象探测设备,是集光学、机械、电子为一体的精密仪器,是新型的高空测风备份仪器之一。它能够智能化对测角数据进行采集和处理,使得在高空风测量时不再需要多人配合来完成,只需一名操作员跟踪测风气球,经纬仪能自动定时采集数据,并自动计算出风向、风速,这不仅减轻了观测员使用普通测风经纬仪时需人工记录和计算观测数据的劳动强度,而且可减少观测中的人为读数误差,提高观测速度与精度。具有使用方便、测量准确、速度快、自动化程度高等特点。了解它的构造、性能和原理,对于经纬仪的使用和保养,使其安全、高效地工作,是十分重要的[2]。

　　1.1　主要技术参数

　　GYR1型电子测风经纬仪测角精度≤0.1°;角度测量范围:俯仰-5°~185°,方位0°~360°;主望远镜(大物镜)的放大倍数≥25倍,辅望远镜(小物镜)的放大倍数≥5倍;电源采用6 V可充电电池供电,连续工作时间≥2 h。

　　1.2　组成与构造

　　1.2.1　光学部分

　　光学部分主要包括望远镜装置和夜间照明装置。望远镜部分主要由两组不同倍率的望远镜组成,大物镜25倍(适宜观测远距离的目标),小物镜5倍(适用于瞄准较近目标或施放初期的气球),两物镜间通过变倍手轮转换。望远镜结构和光路如图1所示。分划板上刻有十字坐标线,它位于望远镜和目镜的焦点附近,使得从目镜中可同时看清来自大物镜或小物镜的目标影象和十字坐标线。夜间照明通过外插发光二极管来实现,观测中可以使用“+”/“-”键调节照明亮度。

　　1.2.2　机械部分

　　机械部分主要包括机械传动装置和水平调整装置。机械传动装置如图2所示。机械部分主要由相互垂直的方位、仰角两套轴系,以及传动、光学变倍、水平调整装置等组成。

　　1.2.3　电子部分

　　电子部分主要由两套独立的俯仰和方位光栅角度传感器以及信号采集板、数据处理板等组成。光栅盘结构及位移测量原理如图3所示。当两块光栅以微小夹角重叠时会产生干涉,在与光栅刻线大致垂直的方向上形成亮暗相间的干涉条纹,即所谓莫尔条纹。随着两光栅的相对移动,条纹也发生移动,在固定的光敏器件上就会有光的亮暗变化,对亮暗变化周期进行计数,按照一定的对应关系即可计算出两光栅的相对位移,这就是光栅测量位移的基本原理[3-5]。信号采集板由A/D转换、脉冲整形和相位判别等电路组成,实现对俯仰和方位光栅角度传感器信号的采集,其上有9只精密的电位器,不能随便去调整。数据处理板主要由运算、储存、语音及传输等电路组成。