侯江生，段利軍，韋繼忠

（賀州市氣象局，廣西賀州　542899）

區(qū)域自動(dòng)氣象站校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)方法技巧

侯江生，段利軍，韋繼忠

（賀州市氣象局，廣西賀州542899）

通過(guò)對(duì)區(qū)域自動(dòng)氣象站校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室溫度傳感器、風(fēng)向風(fēng)速傳感器校準(zhǔn)工作分析，找出傳感器校準(zhǔn)過(guò)程中一些問(wèn)題，總結(jié)出一些校準(zhǔn)技巧和方法，供大家在校準(zhǔn)工作中參考。

區(qū)域自動(dòng)氣象站；傳感器校準(zhǔn)；方法技巧；

1　引言

區(qū)域自動(dòng)氣象觀測(cè)站是根據(jù)中小尺度災(zāi)害性天氣預(yù)警、大中城市、特殊地區(qū)和專(zhuān)屬經(jīng)濟(jì)區(qū)的氣象和環(huán)境預(yù)報(bào)服務(wù)需要，為提高中小尺度天氣監(jiān)測(cè)和臨近預(yù)報(bào)的水平和能力，并應(yīng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要而建設(shè)的地面氣象觀測(cè)站。賀州市氣象局自從2007年開(kāi)始逐步建設(shè)區(qū)域自動(dòng)氣象站，目前已經(jīng)建設(shè)了110個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站。氣象站類(lèi)型有單雨量站、溫雨站、四要素站、六要素站；它們監(jiān)測(cè)與收集雨量、溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速和氣壓信息。目前區(qū)域自動(dòng)氣象站各氣象要素傳感器都是電信號(hào)輸出，其測(cè)量準(zhǔn)確度會(huì)隨時(shí)間的變化而產(chǎn)生漂移，必須進(jìn)行定期檢定和校準(zhǔn)，確保觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和可靠。

由于區(qū)域氣象觀測(cè)站多建設(shè)在交通不便的地方，且大多沒(méi)有市電到達(dá)，適宜將傳感器拆卸送回實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)。我們?cè)谶M(jìn)行市級(jí)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的溫度傳感器、風(fēng)向、風(fēng)速傳感器校準(zhǔn)過(guò)程中，努力研究并嘗試校準(zhǔn)過(guò)程中遇到的困難，并對(duì)其中一些校準(zhǔn)的小技巧進(jìn)行歸納總結(jié)。

2　溫度傳感器校準(zhǔn)

目前我們廣西區(qū)域自動(dòng)氣象站溫度傳感器有3種類(lèi)型，一種是2要素溫雨站所使用的HYA-T型3芯溫度傳感器，一種是4要素區(qū)域站所使用的5芯鉑電阻溫度傳感器，還有一種就是6要素區(qū)域站使用的155A型（或者DHC1型）溫濕度傳感器。6要素區(qū)域站使用的是一體的溫濕度傳感器，我們目前還沒(méi)有技術(shù)與設(shè)備對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，所以只需要校準(zhǔn)2、4要素站使用的溫度傳感器。

溫度傳感器校準(zhǔn)流程是：（1）將低溫雙體恒溫槽放置水平面上，關(guān)好放液閥門(mén)。（2）將酒精加入槽中，液體的高度距離液槽上沿30mm為宜，將純凈水放入另一個(gè)槽中。（3）連接電源，開(kāi)啟開(kāi)關(guān)，檢查散熱風(fēng)扇是否處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。（4）將鉑電阻數(shù)字測(cè)溫儀的溫度傳感器和被校溫度傳感器，分別插入專(zhuān)用恒溫塊對(duì)應(yīng)的孔中，并放入液槽固定好，要求所有傳感器的感應(yīng)部分同高，盡量使傳感器與恒溫塊密合，以減少與外空氣的熱量交換。（5）設(shè)定溫度校準(zhǔn)點(diǎn)。儀表顯示是由兩排四位LED數(shù)碼管組成，上層是槽內(nèi)溫度顯示，下層是設(shè)定值顯示，在待機(jī)狀態(tài)下，按前面板上設(shè)定鍵ENT三秒，進(jìn)入窗口設(shè)定狀態(tài)，輸入設(shè)定溫度點(diǎn)后按回車(chē)鍵后，恒溫槽進(jìn)入溫度調(diào)整狀態(tài)，在此過(guò)程中，運(yùn)行狀態(tài)燈RUN為綠色，表示槽內(nèi)溫度還未穩(wěn)定。當(dāng)自整定燈AT紅色亮?xí)r，說(shuō)明槽溫處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)可以進(jìn)行校準(zhǔn)。兩個(gè)槽體分別用各自的控溫儀設(shè)定+40℃和0℃兩個(gè)校準(zhǔn)溫度點(diǎn)。（6）槽溫穩(wěn)定后，依次讀取標(biāo)準(zhǔn)溫度值（標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)量值加上修正值）和被測(cè)自動(dòng)站溫度傳感器值（從自動(dòng)氣象站顯示終端上讀取），在每個(gè)溫度點(diǎn)上相等間隔（每分鐘）分別讀取4次測(cè)量值。完成一次校準(zhǔn)，按照相同操作方法校準(zhǔn)下一個(gè)溫度傳感器。

溫度傳感器校準(zhǔn)技巧：（1）通電預(yù)熱要30分鐘以上。（2）注意進(jìn)行本機(jī)校零，使用前核對(duì)鉑電阻數(shù)字測(cè)溫儀溫度參數(shù)W1和W2（見(jiàn)校準(zhǔn)證書(shū)），如果參數(shù)偏離了給出值，可按照證書(shū)值調(diào)整。（3）溫度傳感器校準(zhǔn)順序最好為從0℃到40℃。（4）溫度兩個(gè)校準(zhǔn)槽最好固定為

一個(gè)只放純凈水，另一個(gè)只放酒精，防止下次校準(zhǔn)時(shí)因殘留酒精導(dǎo)致測(cè)量偏差。每次使用過(guò)后用純凈水清洗酒精槽。（5）可以使用我們備份的2要素DSD14和4要素DZZ5采集箱來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，但是這樣每次只能測(cè)量1支傳感器，用時(shí)較多。如果有國(guó)家級(jí)自動(dòng)站用的采集設(shè)備就可以將溫度傳感器連接在地溫模塊上，這樣可以一次測(cè)量多支傳感器，高效快捷。

3　風(fēng)向、風(fēng)速傳感器校準(zhǔn)

目前區(qū)域自動(dòng)站使用的風(fēng)向、風(fēng)速傳感器分別是EL15-2D、EL15-1A。風(fēng)向主要是校準(zhǔn)在0°、90°、180°和270°四個(gè)角度，風(fēng)速需校準(zhǔn)的是啟動(dòng)風(fēng)速和校準(zhǔn)點(diǎn)為2m.s-1、5m.s-1、10m.s-1、20m.s-1、40m.s-1的風(fēng)速示值。

風(fēng)向傳感器校準(zhǔn)流程是：首先調(diào)節(jié)風(fēng)向校驗(yàn)儀，使風(fēng)向傳感器的指向N，此時(shí)傳感器的對(duì)北線N也應(yīng)該重合，同時(shí)校驗(yàn)儀的指針指向0°，讀取風(fēng)向校驗(yàn)儀指示器的讀數(shù)標(biāo)準(zhǔn)與被測(cè)值不大于0.01，然后轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)向桿分別置于90°、180°、270°的位置上，并分別讀取指示器的標(biāo)準(zhǔn)與被測(cè)的數(shù)值。

啟動(dòng)風(fēng)速校準(zhǔn)方法是：用啟動(dòng)風(fēng)速校驗(yàn)儀與風(fēng)速校驗(yàn)儀配合使用來(lái)校準(zhǔn)風(fēng)速傳感器的啟動(dòng)風(fēng)速。把風(fēng)速傳感器放入啟動(dòng)風(fēng)速校驗(yàn)器內(nèi)，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)，使風(fēng)速由零緩慢增加，直至風(fēng)速傳感器的風(fēng)杯均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，讀取數(shù)字葉輪風(fēng)速表的指示值（注：不同廠家的產(chǎn)品，指示值不同），計(jì)算啟動(dòng)風(fēng)速值。將風(fēng)速傳感器的某一風(fēng)杯作一記號(hào)，每次校準(zhǔn)，該風(fēng)杯應(yīng)處于啟動(dòng)風(fēng)速校驗(yàn)儀內(nèi)不同位置。用同樣的方法校準(zhǔn)六次。

風(fēng)速示值校準(zhǔn)方法是：將被測(cè)風(fēng)速傳感器的風(fēng)杯拆掉，水平放置在校驗(yàn)器專(zhuān)用的測(cè)試架上，然后把被校風(fēng)速傳感器與風(fēng)速儀校驗(yàn)儀用軟管連接，并保持軸與軸的同軸狀態(tài)。按照校準(zhǔn)點(diǎn)調(diào)整風(fēng)速校驗(yàn)儀，每個(gè)風(fēng)速點(diǎn)調(diào)整好后，穩(wěn)定2min，讀取風(fēng)速校驗(yàn)儀和被校風(fēng)速傳感器的測(cè)量值。

風(fēng)向風(fēng)速傳感器校準(zhǔn)技巧：（1）由于校準(zhǔn)的風(fēng)向傳感器基本上使用年限較長(zhǎng)，其對(duì)北線N基本已經(jīng)掉漆或者模糊不清楚，在對(duì)準(zhǔn)N后最好用一支水彩筆或鉛筆在風(fēng)速傳感器上重新劃線并標(biāo)記“N”，以便校準(zhǔn)后安裝上風(fēng)桿時(shí)對(duì)準(zhǔn)北。（2）風(fēng)速傳感器也存在的年限較長(zhǎng)問(wèn)題，其啟動(dòng)風(fēng)速如果沒(méi)有給轉(zhuǎn)軸添加潤(rùn)滑劑，基本上是無(wú)法滿足啟動(dòng)風(fēng)速＜3.0m.s-1的要求，最好的處理方法是打開(kāi)風(fēng)速傳感器中間的固定螺帽，在其轉(zhuǎn)軸位置添加一定量的潤(rùn)滑劑，添加的潤(rùn)滑劑最好是鐘表機(jī)油，如果沒(méi)有縫紉機(jī)油也可以，潤(rùn)滑油添加位置如圖4，

3、在添加了潤(rùn)滑油后，如果啟動(dòng)風(fēng)速還達(dá)不到校準(zhǔn)規(guī)定要求，處理辦法是放在啟動(dòng)風(fēng)速校驗(yàn)儀風(fēng)洞內(nèi)，在10-30m/s風(fēng)速范圍內(nèi)讓風(fēng)速傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)5-10分鐘甚至更久，讓潤(rùn)滑油充分潤(rùn)滑轉(zhuǎn)軸后，風(fēng)速傳感器的啟動(dòng)風(fēng)速基本可以在3m/s以下。

4　小結(jié)

現(xiàn)在市級(jí)校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室在廣西全區(qū)各地市都成立并健全相關(guān)校準(zhǔn)制度，而且校準(zhǔn)的儀器數(shù)量也逐漸增加，如何高效和準(zhǔn)確的對(duì)溫度、風(fēng)向風(fēng)速傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)是一項(xiàng)值得思考的問(wèn)題，我們?cè)谥鸩教剿髦姓覍さ揭恍┬〖记?，希望可以給大家提供一點(diǎn)幫助。

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Calibration techniques of regional automatic weather station calibration laboratory

Hou Jiang-sheng1，Duan Li-jun2，Wei Ji-zhong3
（Hezhou Municipal Meteorological Service，Hezhou Guangxi 542899）

Based on calibration of temperature sensors，wind direction and speed sensors of the regional automatic weather stations，the difficulty were found out and some calibration techniques were summarized to share with everyone.

regional automatic weather station；sensor calibration；techniques

P41

A

1673-8411（2016）02-0081-03

2015-12-10

侯江生（1984-），男，廣西賀州人，工程師，現(xiàn)從事測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)管理和氣象站保障方面工作。