無線電探空儀的濕度測量結果的校正的制作方法

專利名稱：無線電探空儀的濕度測量結果的校正的制作方法
技術領域：
本發明涉及校正無線電探空儀的濕度測量結果。
無線電探空儀是在氣候條件的測量中使用的測量設備。無線電探空儀可以是通過專門的氣球從地面上升到空氣層，由此要測量的大氣以及測量裝置的環境條件動態地改變。氣象測量是用無線電探空儀中的測量裝置執行的，在這種情形下，要被測量的變量通常是溫度、濕度、壓力、和風(和/或位置)。確定無線電探空儀的位置可以例如是基于GPS(全球定位系統)或Loran網絡方法，而且，風的速度和方向可以根據位置信息的改變而得到。測量裝置的測量數據通過無線電探空儀上的無線電發射機經由地面上無線電接收機被傳送到地面設備以便進一步處理。測量結果的分析例如通過在地面上或在無線電探空儀中的適當的計算機軟件/算法被執行。
無線電探空儀測量的環境條件是嚴格的測量由大量的測量變量，下雨，濕度，結冰，冷凝和過飽和等而被復雜化。測量誤差也是由無線電探空儀測量傳感器的緩慢性(時間延遲)和在大氣層中發生的輻射熱量交換，諸如太陽輻射和在夜間的紅外輻射(IR)造成的。
為了提高用無線電探空儀執行的溫度測量的精度，開發了用來消除由延時和輻射熱量交換等造成的溫度測量結果的誤差的方法。
濕度測量更加有這樣要求，因為濕度測量除了取決于上述的誤差因素以外還取決于溫度。濕度測量被校準到所使用的濕度和溫度范圍，由此測量包括溫度依賴性的校正(傳感器和測量的空氣處在相同的溫度)。然而，濕度測量的已知的校正不包括無線電探空儀的濕度測量結果相對于特別是由輻射熱量交換直接或間接造成的誤差的校正。
在氣候條件的改變的預報與研究和傳統的天氣預報方面最近的發展對于濕度測量結果設置甚至更嚴格的精度要求，特別是在上層對流層和平流層中，其中與低的水汽濃度(平流層)或高的水汽含量(上層對流層)相組合的低溫度使得測量環境極富挑戰。濕度也相對于時間和位置快速地變化。濕度測量的精度在天氣預報中是重要的質量因素。另外，在了解溫室效應和預報大氣層的改變方面，濕度測量是重要的因素。
典型地，由不同的無線電探空儀產生的濕度測量結果例如對于與氣候條件有關的精確的研究和預報方面是不夠精確的。由此，必須提高濕度測量結果的精度。
本發明的目的是提供用于校正無線電探空儀的濕度測量結果，特別是用于校正由輻射熱量交換直接或間接造成的濕度測量誤差的方法。典型地，輻射熱量交換由短波太陽輻射或由物體的長波熱輻射(IR)直接或間接造成濕度測量誤差。
本發明的基本概念是結合濕度測量確定所謂的環境條件參數的至少一個當前的數值和借助于所述當前的環境條件參數值校正濕度測量結果。而且，本發明的某些實施例的基本概念是計算地和/或借助于被保存在適當的數據結構的校正值校正用濕度傳感器測量的濕度讀數。
按照本發明的一個方面，實現用于相對于由輻射熱量交換造成的誤差校正無線電探空儀的濕度測量結果的方法，所述無線電探空儀至少包括一個濕度傳感器，所述方法包括預先形成數據結構，它包括在不同的環境條件下濕度測量結果的校正值，環境條件在所述數據結構中被確定為至少一個環境條件參數的函數，或預先確定數學函數，借助于該函數能夠計算用于對應于至少一個當前的環境條件參數值的濕度測量結果的校正值，所述環境條件參數是在濕度傳感器的環境中具有影響的變量以及所述校正值被確定為使得它們校正由輻射熱量交換造成的誤差，用所述濕度傳感器測量環境濕度Um，確定至少一個環境條件參數值的當前的值，以及借助于所述測量的環境濕度Um和對應于在所述數據結構中所述至少一個當前的環境條件參數值的校正值或用所述數學函數計算的校正值直接或間接計算誤差校正的濕度U。
測量的濕度讀數Um可以相對于一個或多個不同的因素被校正和被校準。
在這方面，在濕度傳感器的環境中具有影響的變量意味著在濕度傳感器“外部的”條件。上述的環境條件參數例如可涉及影響濕度測量結果的某些變量，例如壓力、環境溫度、濕度、無線電探空儀的位置高度、無線電探空儀的探測時間、太陽輻射的強度、太陽仰角、無線電探空儀在地球上的位置、或無線電探空儀的上升速度。
濕度測量結果的校正值例如可能是基于或取決于影響濕度的某些變量，例如壓力、環境溫度、濕度、無線電探空儀的位置高度、無線電探空儀的探測時間、太陽輻射的強度、太陽仰角、無線電探空儀在地球上的位置、或無線電探空儀的上升速度。校正值例如可以作為空氣壓力和太陽仰角h的函數或作為取決于溫度(％th)的飽和濕度和空氣壓力P的函數被確定。
按照本發明的實施例，所述校正值是飽和濕度水平Δrh的校正值，以及誤差校正的濕度借助于對應于至少一個當前的環境條件參數值的ΔUrh和測量的環境濕度Um被計算。按照替換實施例，所述校正值可以直接是濕度水平校正值ΔU，在這種情形下，誤差校正的濕度U借助于對應于至少一個當前的環境條件參數值的ΔU和測量的環境濕度Um被計算。
按照本發明的另一個實施例，所述校正值是環境溫度與濕度傳感器溫度之間的差值，所述無線電探空儀還包括溫度傳感器，所述方法包括以下步驟用所述溫度傳感器測量環境溫度TT，借助于對應于至少一個當前的環境條件參數值的ΔTU和所述環境溫度TT計算濕度傳感器溫度TU，以及借助于計算的濕度傳感器溫度TU，環境溫度TT和測量的環境濕度Um計算誤差校正的濕度U。
有利地，誤差校正是對于環境溫度TT執行的，以及誤差校正的環境溫度TT被使用來計算濕度傳感器溫度TU和誤差校正的濕度U。
上述的數據結構例如可以通過執行適當的比較測量而被形成。比較測量例如可以通過露點或雷達測量被執行。數據結構的校正值是環境溫度與濕度傳感器溫度ΔTU之間的差值，比較測量值可以僅僅是與不同的環境條件中的環境和濕度傳感器的溫度有關的測量值。
在所述數據結構的環境溫度與濕度傳感器溫度之間的差值ΔTU被確定為例如空氣壓力P和太陽仰角h的函數，但也可以使用任何其它適當的確定方法。數據結構例如可以是表格，列表，向量或其它適當的數據結構。
按照本發明的第二個方面，實現用于相對于由輻射熱量交換造成的誤差校正無線電探空儀的濕度測量結果的數據處理設備，所述無線電探空儀至少包括濕度傳感器，所述數據處理設備包括預先形成的數據結構，它包括在不同的環境條件下濕度測量結果的校正值，環境條件在所述數據結構中作為至少一個環境條件參數的函數被確定，或存儲器包括預先確定的數學函數，借助于該函數可以計算對應于至少一個當前的環境條件參數值的濕度測量結果的校正值，所述環境條件參數是具有在濕度傳感器的環境中的影響的變量以及所述校正值被確定為使得它們校正由輻射熱量交換造成的誤差，接收裝置，用于接收用所述濕度傳感器測量的濕度Um，和接收至少一個當前環境條件參數值，以及計算裝置，用于借助于所述測量的環境濕度Um和對應于在所述數據結構中所述至少一個當前的環境條件參數值的校正值或用所述數學函數計算的校正值直接或間接計算誤差校正的濕度U。
按照本發明的數據處理設備例如可以是任何適當的設備，諸如通用計算機、處理器或服務器。所討論的數據處理設備可以全部或部分位于無線電探空儀。
按照本發明的第三個方面，實現計算機程序，當所述計算機程序運行時，該程序提供用于相對于由輻射熱量交換造成的誤差校正無線電探空儀的濕度測量結果的例程，所述無線電探空儀至少包括濕度傳感器，以及所述計算機程序與以下部分通信預先形成的數據結構，它包括在不同的環境條件下濕度測量結果的校正值，環境條件在所述數據結構中作為至少一個環境條件參數的函數被確定，或存儲器包括預先確定的數學函數，借助于該函數可以計算對應于至少一個當前的環境條件參數值的校正值，所述環境條件參數是在濕度傳感器的環境中具有影響的變量以及所述校正值被確定為使得它們校正由輻射熱量交換造成的誤差，所述計算機程序包括用于接收用所述濕度傳感器測量的濕度Um和接收至少一個當前環境條件參數值的程序代碼，以及用于借助于所述測量的環境濕度Um和對應于在所述數據結構中所述至少一個當前的環境條件參數值的校正值或用所述數學函數計算的校正值直接或間接計算誤差校正的濕度U的程序代碼。
按照本發明的計算機程序例如可以被實現為被保存在適當的貯存媒體上的計算機程序產品，或作為被合并到適當的數據處理設備或無線電探空儀的軟件。
附屬權利要求涉及到本發明的有利的實施例。涉及本發明的一個方面的附屬權利要求的內容也可以應用到本發明的其它方面。
現在參照附圖作為例子詳細地描述本發明，其中

圖1是顯示按照本發明的實施例的方法的流程圖；圖2顯示按照本發明的實施例的、濕度傳感器與環境的溫度之間的差值的表；以及圖3是按照本發明的實施例的數據處理設備的簡化框圖。
一般地，在按照本發明的實施例的方法中，利用被包括在用于獲取環境濕度的測量值Um的無線電探空儀中的濕度傳感器執行所謂的正常濕度測量。在同一個方面，確定至少一個當前的環境條件參數值。然后，通過這個測量的環境濕度值Um和這個當前的環境條件參數值，直接或間接計算誤差校正的濕度U。
環境條件參數例如可基于影響濕度測量結果的某些變量，諸如壓力、環境溫度、濕度、無線電探空儀的位置高度、無線電探空儀的探測時間、太陽輻射的強度、太陽仰角、無線電探空儀在地球上的位置、或無線電探空儀的上升速度。
確定環境條件參數值例如可以用被包括在無線電探空儀中的第二測量傳感器來直接或間接執行，或環境條件參數值可以從獨立于無線電探空儀的源得到。例如，可被用作為環境條件參數的太陽仰角取決于日期和時間，因此是獨立于無線電探空儀和在其中進行的測量的變量。
當前的一個或多個環境條件參數值因此可以直接被使用來計算誤差校正的濕度。例如，依賴于環境條件參數值和測量的濕度讀數的適當的函數或公式可被使用于這個目的。替換地，當前的環境條件參數值可被間接地利用。間接借助于環境條件參數的計算在這里是指，可以通過環境條件參數值計算中間值或可以識別某些附加參數或因素的數值或適當的算術函數。
在按照本發明的實施例的解決方案中，預先形成數據結構，該數據結構包括在不同的環境條件中濕度測量結果的校正值，環境條件在所述數據結構中作為所述至少一個環境條件參數的函數被確定，以及誤差校正的濕度U是直接或間接借助于所述測量的環境濕度Um和對應于在所述數據結構中所述至少一個當前的環境條件參數值的校正值被計算的。所述校正值例如可以是校正因子，由此實際值是用乘法計算的，或校正值是校正的數值與實際值之間的差值(校正)，由此實際值是用加法計算的。這個實施例的特點在本技術說明書中在后面詳細地討論。
在本發明的另一個實施例中，不用上述的數據結構，而使用適當的數學函數。然后，對應于所述至少一個當前的環境條件參數值的濕度測量結果的校正值用某個數學函數進行計算，以及誤差校正的濕度U是直接或間接借助于所述測量的環境濕度Um和所述計算的校正值被計算的。
本發明的實施例主要基于借助于在濕度傳感器與環境之間的溫度差值分析和校正由輻射熱量交換造成的誤差。實際的濕度U是濕度傳感器溫度TU與由傳感器測量的濕度Um的函數U＝f(TU，Um)在已知的現有技術解決方案中，典型地假設環境溫度與濕度傳感器溫度是互相對應的。現在應當指出，這實際上造成濕度測量結果的誤差，因為在濕度傳感器溫度與環境溫度之間可以有由于作為測量環境的影響出現的輻射熱量交換的影響造成的很大的差值。在本發明中，在分析和校正濕度測量結果時已經考慮在濕度傳感器溫度與環境溫度之間的差值。
圖1是顯示按照本發明的實施例的、用于校正無線電探空儀的濕度測量結果的方法的流程圖。
在步驟10，預先形成在不同的環境下在環境溫度與濕度傳感器溫度之間的差值ΔTU(相對于環境溫度的TU的校正值)。這種表的內容在下面參照圖2更詳細地討論。
在步驟11，用無線電探空儀的溫度傳感器測量環境溫度TT。測量的環境溫度TT在本上下文中根據不同的誤差因素，諸如輻射熱量交換和/或延時，被有利地校正。溫度測量值的輻射熱量交換校正例如是在James K.Luers，“Temperature Error of Vaisala RS90 Radiosonde”，Journal of Atmospheric and Oceanic Technology，Vol.14，No.6，December 1997，pp.1520-1532中描述的。實際上，測量的環境溫度TT被校正為盡可能精確地等于實際的環境溫度。也可以使用沒有誤差校正的測量結果，但在這種情形下，溫度測量的誤差在濕度測量的誤差校正中被重復。接著，在步驟12用濕度傳感器測量環境濕度Um。測量的濕度Um因此是用濕度傳感器得到的所謂的正常的測量結果。
在步驟13，濕度傳感器的溫度TU借助于在步驟10形成的表和環境溫度TT被預先計算(這里可以使用TT的誤差校正的數值，用于得到更精確的最終結果)。從該表格查找ΔTU值，它對應于當執行濕度測量(測量Um)時存在的環境條件，以及使用這個數值來計算TU。
濕度傳感器溫度TU例如可以按以下方式進行計算TU＝TT+kU·ΔTU其中TT＝有利地被誤差校正的環境溫度，kU＝相對于標稱值的通風因子，以及ΔTU＝在當前的(標稱的kU)環境條件下在環境溫度與濕度傳感器溫度(相對于環境溫度的校正)之間的差值。
如果需要，除了kU以外，所討論的ΔTU的數值也可以相對于其它影響熱動力學因子被校正。
通風因子kU表示當通風改變時在空氣與太陽之間的熱量輸送因子的改變。ΔTU的表格上的(標稱)數值對應于某個(標稱)通風值，因此通風因子被表示為在實際的和標稱的情形之間的通風因子的改變。通風因子的確定可以使用不同的近似和利用實驗測量通過所討論的熱輸送情形的熱動力學分析例如按以下的方式被執行kU=a·(vv0)b]]>其中v＝無線電探空儀的實際的上升速度，v0＝無線電探空儀的標稱實際的上升速度，該速度典型地是5-6m/sa＝常數(例如，約為1)，以及b＝常數(例如，約為0.5，取決于所使用的傳感器的特性)。
無線電探空儀的實際上升速度例如可以在某個時間段被確定，以使得在某個時間點根據空氣壓力P、溫度T和濕度U計算無線電探空儀的高度，由此上升速度等于在不同的時間點之間的高度的改變除以在所討論的時間點之間的時間差。對于該表格，標稱的無線電探空儀上升速度(該速度當探空儀由空氣流載送時對應于通風速度)從測量的觀點看來是根據有利的平均上升速度的概念被決定的。
通風因子kU也可以按以下方式(根據熱傳送情形的某個其它適當的近似)被確定
kU=f(P,dtdP)]]>其中P＝空氣壓力，以及t＝時間。
另外，其它適當的方式可被使用于確定通風因子kU。例如，在通風因子中可以考慮板狀(濕度傳感器)和圓柱狀(溫度傳感器)物體的熱動力學和熱交換是不同的，由此濕度測量的通風因子kU典型地是與溫度測量的通風因子kT是不同的。
在這之后，在按照圖1的流程圖中，在步驟14借助于在步驟13確定的濕度傳感器溫度TU、環境溫度TT和測量的濕度Um計算誤差校正的濕度U。(另外，在這里可以有利地使用TT的誤差校正的數值。)誤差校正的濕度例如可以按以下的方式被計算溫度T下的相對濕度U被確定為U=eew·100]]>其中ew(T)＝在溫度T下飽和水汽的局部壓力(飽和水汽壓力)，以及e＝在溫度T下實際的水汽壓力。
按照定義，測量的濕度是Um=eew(TU)·100]]>由此，可以計算實際的水汽壓力e，以及通過把以上計算的e代入按照基本定義的公式，可以得到誤差校正的實際的濕度UU=eew(TT)·100=ew(TU)ew(TT)·Um]]>其中TT＝有利地誤差校正的、用溫度傳感器測量的環境溫度，TU＝濕度傳感器溫度，Um＝測量的濕度，ew(TU)＝在溫度TU下飽和水汽的局部壓力，ew(TT)＝在溫度TT下飽和水汽的局部壓力，以及e(TT)＝在溫度TT下實際的水汽壓力。
飽和水汽的局部壓力ew例如可以借助于氣象學領域中熟知的Wexler-Hyland近似被確定。然而，本領域技術人員很清楚，在本發明的范圍內也可以使用其它的近似。
圖2描述在濕度傳感器與環境的溫度之間的差值ΔTU(相對于環境溫度的TU的校正值)的、按照本發明的實施例的表20。在白天，濕度傳感器的溫度高于空氣溫度，而在夜間，情形是相反的。
所述表例如可以通過在不同的環境條件下執行環境溫度與濕度傳感器溫度的測量值的比較而形成，通過這樣做，自然能夠形成在這些溫度下的差值的表。
替換地，在形成這個表時例如可以利用適當的露點傳感器測量或大氣雷達測量或其它適當的方法，通過這些方法可以找出需要的變量，對于表所需要的溫度差值也可以通過在不同的環境條件下用無線電探空儀的濕度傳感器和適合于比較和提供其中觀察所使用的傳感器的已知的誤差因子的濕度測量方法來測量和比較濕度而間接地被確定。也可以使用在夜間和白天執行的測量的濕度測量差值。然后，可以根據無線電探空儀的濕度測量結果與實際的濕度的差值而得出表的數值。這個程序過程是切合實際的，因為給出實際濕度的測量的執行典型地是困難和/或昂貴的，因此這是在連續測量中使用的不經濟的方法。
用大氣雷達(例如，DIAL和RAMAN Lidar)或用露點或霧點傳感器執行的上述的測量通常是在氣象學測量領域中已知的，這樣，不在這里詳細討論它們。
在表20上，環境條件作為空氣壓力P和太陽仰角h的函數而變化。水平軸代表空氣壓力P，垂直軸代表太陽仰角h。太陽仰角在氣象學中是通常已知的變量，它作為位置、日期和時間的函數而變化，以及空氣壓力典型地是在無線電探空儀中被測量的變量，這樣，對應于某個濕度測量的ΔTU的數值可直接在表上得到的。
表的單元給出對于溫度差值ΔTU的假設的數值。例如，太陽仰角是-7(太陽比地平線低7°，也就是在夜間)和空氣壓力是1000hPa，溫度差值ΔTU的典型地是0℃(或稍低于0℃，夜里的IR輻射很大地依賴于壓力水平)。因此，傳感器實際上可以比起測量的空氣溫度更冷。分別地，對應于太陽仰角90和空氣壓力3hPa的溫度差值ΔTU的例如可以是10℃。因此，溫度差值ΔTU明顯地改變。溫度差值，也就是，ΔTU的校正值現在相對于空氣溫度更溫暖，因為太陽輻射使得無線電探空儀溫暖。必須指出，在實際的應用中，表的數值自然與給出的數值不同的，因為在實際的應用中表的數值是基于在所討論的環境條件下執行的測量。
圖2的表20給出的數值也可以保存在某個其它的適當的數據結構，例如(鏈接的)列表或向量。
按照本發明的實施例，校正表的所述校正值是飽和濕度水平的校正值Δrh，以及誤差校正的濕度U是借助于對應于至少一個當前的環境條件參數值和測量的環境濕度Um的ΔUrh被計算的。
飽和濕度水平的校正值ΔUrh可以在校正表中被確定，例如作為飽和濕度Urh的函數，取決于例如對于太陽仰角h＝90給出的溫度和空氣壓力P。然后，飽和濕度水平的最后的校正ΔUrh’可以按以下方式進行計算ΔUrh′＝n·kU·ΔUrh其中kU＝相對于標稱值的通風因子，n＝作為太陽仰角h和空氣壓力P的函數而變化的標準化的變量，以及ΔUrh＝從表上得到的、在當前的(標稱的kU)環境條件下飽和濕度水平的校正值。
如果需要，除了kU以外，所討論的ΔUrh的數值也可以相對于其它影響熱動力學因素被校正。
現在，誤差校正的濕度U可以通過觀察測量的濕度水平，例如從以下公式進行計算U=Um+UmUrh-ΔUrh′ΔUrh′]]>其中Um＝測量的濕度，Urh＝飽和濕度水平，以及
ΔUrh’＝飽和濕度水平的最后的校正％rh。
飽和濕度水平的校正值ΔUrh可以在校正表中被確定，也作為太陽仰角h和空氣壓力P的函數。然后，飽和濕度水平的最后的校正ΔUrh’可以按以下方式進行計算ΔUrh′＝kU·ΔUrh其中kU＝相對于標稱值的通風因子，以及ΔUrh＝從表上得到的、在當前的(標稱的kU)環境條件下飽和濕度水平的校正值。
如果需要，除了kU以外，所討論的ΔUrh的數值也可以相對于其它影響熱動力學因素被校正。
現在，誤差校正的濕度例如可以從以下公式進行計算U=Um+UmUrh-ΔUrh′ΔUrh′]]>其中Um＝測量的濕度，Urh＝飽和濕度水平，以及ΔUrh’＝飽和濕度水平的最后的校正％rh。
按照本發明的實施例，校正表的所述校正值直接是飽和濕度水平的校正值ΔU(例如，作為測量的環境濕度Um的百分數)，在這種情形下，誤差校正的濕度U借助于對應于至少一個當前的環境條件參數值和測量的環境濕度Um的ΔU進行計算。
濕度水平的校正值ΔU可以在校正表中被確定為例如空氣壓力P和太陽仰角h的函數。然后，最后的濕度校正ΔU′例如可以按以下的方式進行計算ΔU′＝kU·ΔU其中kU＝相對于標稱值的通風因子，以及ΔU＝從表上得到的、在當前的(標稱的kU)環境條件下以百分數計的濕度水平的校正值。
如果需要，除了kU以外，所討論的ΔU的數值也可以相對于其它影響熱動力學因素被校正。
現在，誤差校正的濕度例如可以從以下公式進行計算
U=Um+ΔU′·Um100]]>其中Um＝測量的濕度，以及ΔU’＝以百分數計的、最后的濕度校正。
圖3是按照本發明的實施例的數據處理設備30的簡化的框圖，該數據處理設備例如可以是通用計算機和服務器，或被包括在無線電探空儀中。
數據處理設備30包括處理單元31和被連接到它的I/O接口32，數據處理設備30經由該接口通過固定的線路或無線數據傳輸連接與其它設備通信，經由其數據可被輸入到數據處理設備并且經由其數據處理設備輸出數據。I/O接口典型地包括用戶接口(UI，圖上未示出)，例如包括顯示器和鍵盤以及可能地某個其它的控制設備(圖上未示出)，通過該控制設備可以使用所討論的數據處理設備。
本發明也可以在不具有實際的用戶接口的設備，諸如無線電探空儀中被利用。
處理單元31包括處理器(圖上未示出)，存儲器33和被存儲在存儲器的、在所述處理器中運行的計算機程序34。按照計算機程序34，處理器控制數據處理設備來產生用于校正無線電探空儀的濕度測量結果的子程序，特別是相對于由輻射熱量交換造成的誤差。
數據處理設備被控制來接收用濕度傳感器測量的濕度Um和至少一個當前的環境條件參數值。數據處理設備可包括無線電接收機，用于直接從無線電探空儀接收無線電探空儀的測量結果或測量結果可以經由I/O接口32通過另一個適當的方式被輸入到數據處理設備。而且，數據處理設備被控制來通過測量的環境濕度Um和對應于至少一個環境條件參數的、在表35中提到的校正值直接或間接計算誤差校正的濕度U。
在本發明的實施例中，還向存儲器33存儲預先形成的表35，其包括在不同環境條件下的濕度測量結果的校正值，所述環境條件作為至少一個環境條件參數的函數被確定。接著，計算機程序34控制處理器來借助于對應于至少一個環境條件參數的表35中的校正值和測量的環境濕度Um直接或間接計算誤差校正的濕度U。
在本發明的替換的應用中，計算機程序34控制處理器通過預先確定的數學函數計算對應于接收的至少一個當前的環境條件參數值的濕度測量結果的校正值，以及在計算誤差校正的濕度U時使用計算的校正值。
按照本發明的另一個實施例，數據處理設備被控制來接收用無線電探空儀中的溫度傳感器測量的環境溫度TT。而且，數據處理設備被控制來通過環境溫度TT和表35計算濕度傳感器溫度TU，所述表包括在不同的環境條件下的環境溫度和濕度傳感器溫度之間的差值ΔTU，以及通過濕度傳感器溫度TU、環境溫度TT和測量的濕度Um計算誤差校正的濕度U。
本發明的細節在以上結合有利的實施例作為例子被描述，而不把本發明僅僅限于這些例子。本領域技術人員將會看到，本發明不限于這里描述的細節，以及本發明可以以另一種方式被實施而不背離本發明的特征特性。本發明的實施方案和利用可能性僅僅由所附權利要求限制。因此，由權利要求規定的本發明的不同的實施方案替換例以及等價的實施方案屬于本發明范圍。
權利要求
1.一種用于相對于由輻射熱量交換造成的誤差校正無線電探空儀的濕度測量結果的方法，所述無線電探空儀至少包括濕度傳感器，其特征在于所述方法包括預先形成(10)數據結構(20)，它包括在不同的環境條件下濕度測量結果的校正值，環境條件在所述數據結構中作為至少一個環境條件參數的函數被確定，或預先確定數學函數，借助于該函數能夠計算用于對應于至少一個當前的環境條件參數值的濕度測量結果的校正值，所述環境條件參數是在濕度傳感器的環境中具有影響的變量以及所述校正值被確定為使得它們校正由輻射熱量交換造成的誤差，用所述濕度傳感器測量(12)環境濕度Um，確定至少一個環境條件參數值的當前的值，以及借助于所述測量的環境濕度Um和對應于在所述數據結構中所述至少一個當前的環境條件參數值的校正值或用所述數學函數計算的校正值直接或間接計算(14)誤差校正的濕度U。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，所述環境條件參數涉及影響濕度測量結果的至少一個變量，例如壓力、環境溫度、濕度、無線電探空儀的位置高度、無線電探空儀的探測時間、太陽輻射的強度、太陽仰角、無線電探空儀在地球上的位置、或無線電探空儀的上升速度。
3.按照前述權利要求的任一項的方法，其特征在于，濕度測量結果的所述校正值基于至少一個影響濕度測量結果的變量，例如壓力、環境溫度、濕度、無線電探空儀的位置高度、無線電探空儀的探測時間、太陽輻射的強度、太陽仰角、無線電探空儀在地球上的位置、或無線電探空儀的上升速度。
4.按照前述權利要求的任一項的方法，其特征在于，所述校正值是在環境溫度與濕度傳感器溫度之間的差值ΔTU。
5.按照前述權利要求的任一項的方法，其特征在于，所述數據結構(20)根據比較測量被形成。
6.按照前述權利要求的任一項的方法，其特征在于，所述校正值是飽和濕度水平的校正值ΔUrh，以及所述方法包括借助于對應于所述至少一個當前的環境條件參數值的ΔUrh和測量的環境濕度Um計算誤差校正的U。
7.按照前述權利要求的任一項的方法，其特征在于，所述校正值直接是飽和濕度水平的校正值ΔU，以及所述方法包括借助于對應于所述至少一個當前的環境條件參數值的ΔU和測量的環境濕度Um計算誤差校正的U。
8.按照前述權利要求的任一項的方法，其特征在于，所述數據結構(20)環境條件作為空氣壓力P和太陽仰角h的函數被確定。
9.按照前述權利要求的任一項的方法，其特征在于，所述數據結構(20)環境條件作為取決于溫度的飽和濕度rh和空氣壓力P的函數被確定。
10.按照前述權利要求的任一項的方法，其特征在于，所述校正值是在環境溫度與濕度傳感器溫度之間的差值ΔTU，所述無線電探空儀還包括溫度傳感器，以及所述方法包括用所述溫度傳感器測量(11)環境溫度TT，借助于對應于所述至少一個當前的環境條件參數值的ΔTU和所述環境溫度TT計算(13)濕度傳感器溫度TU，以及借助于計算的濕度傳感器溫度TU、環境溫度TT和測量的環境濕度Um計算(14)誤差校正的濕度U。
11.按照權利要求10的方法，其特征在于，所述方法包括在計算濕度傳感器溫度TU之前對測量的環境溫度TT進行誤差校正，以及在計算濕度傳感器溫度TU和誤差校正的濕度U時使用誤差校正的環境溫度TT。
12.按照權利要求10或11的方法，其特征在于，濕度傳感器溫度TU按以下方式進行計算TU＝TT+kU·ΔTU其中TT＝有利地被誤差校正的用溫度傳感器測量的環境溫度，kU＝相對于標稱值的通風因子，以及ΔTU＝在當前的環境條件下環境溫度與濕度傳感器溫度之間的差值。
13.按照權利要求10-12的任一項的方法，其特征在于，誤差校正的濕度U按以下方式進行計算U=e(TT)ew(TT)·100=ew(TU)ew(TT)·Um]]>其中TT＝有利地誤差校正的用溫度傳感器測量的環境溫度，TU＝濕度傳感器溫度，Um＝測量的濕度，ew(TU)＝在溫度TU下飽和水汽的局部壓力，ew(TT)＝在溫度TT下飽和水汽的局部壓力，以及e(TT)＝在溫度TT下實際的水汽壓力。
14.一種用于相對于由輻射熱量交換造成的誤差校正無線電探空儀的濕度測量結果的數據處理設備(30)，所述無線電探空儀至少包括濕度傳感器，其特征在于，所述數據處理設備包括預先形成的數據結構(35)，它包括在不同的環境條件下濕度測量結果的校正值，環境條件在所述數據結構中作為至少一個環境條件參數的函數被確定，或存儲器(33)包括預先確定的數學函數，借助于該函數可以計算對應于至少一個當前的環境條件參數值的濕度測量結果的校正值，所述環境條件參數是在濕度傳感器的環境中具有影響的變量以及所述校正值被確定為使得它們校正由輻射熱量交換造成的誤差，接收裝置(32)，用于接收用所述濕度傳感器測量的濕度Um，和接收至少一個當前環境條件參數值，以及計算裝置(31，34)，用于借助于所述測量的環境濕度Um和對應于在所述數據結構中所述至少一個當前的環境條件參數值的校正值或用所述數學函數計算的校正值直接或間接計算被誤差校正的濕度U。
15.按照權利要求14的數據處理設備，其特征在于，所述數據處理設備位于所述無線電探空儀中。
16.一種計算機程序，當所述計算機程序運行時，該程序提供用于相對于由輻射熱量交換造成的誤差校正無線電探空儀的濕度測量結果的例程，所述無線電探空儀至少包括濕度傳感器，以及所述計算機程序與以下部分通信預先形成的數據結構，它包括在不同的環境條件下濕度測量結果的校正值，環境條件在所述數據結構中作為至少一個環境條件參數的函數被確定，或存儲器包括預先確定的數學函數，借助于該函數可以計算對應于至少一個當前的環境條件參數值的校正值，所述環境條件參數是在濕度傳感器的環境中具有影響的變量以及所述校正值被確定為使得它們校正由輻射熱量交換造成的誤差，所述計算機程序包括用于接收用所述濕度傳感器測量的濕度Um和接收至少一個當前環境條件參數值的程序代碼，以及用于借助于所述測量的環境濕度Um和對應于在所述數據結構中所述至少一個當前的環境條件參數值的校正值或用所述數學函數計算的校正值直接或間接計算誤差校正的濕度U的程序代碼。
17.按照權利要求16的計算機程序，被存儲在貯存媒體中。
全文摘要
本發明涉及用于特別是對于由輻射熱量交換造成的誤差校正無線電探空儀的濕度測量結果的方法。方法包括用無線電探空儀中的濕度傳感器測量(12)環境濕度U
文檔編號G01W1/08GK1882854SQ200480034025
公開日2006年12月20日 申請日期2004年11月17日 優先權日2003年11月18日
發明者阿里·保庫寧 申請人:瓦薩拉公司