發(fā)布時(shí)間：2020-07-31所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：近些年，我國的科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步。為解決中國自動氣象站鉑電阻溫度傳感器在現(xiàn)場檢定過程中出現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)讀取異常的情況，從軟件和硬件兩方面分析了可能造成數(shù)據(jù)讀取異常的故障原因。通過調(diào)整軟件的質(zhì)控閾值范圍和測量鉑電阻溫度傳感器的對地電阻兩
摘要：近些年，我國的科學(xué)技術(shù)水平不斷進(jìn)步。為解決中國自動氣象站鉑電阻溫度傳感器在現(xiàn)場檢定過程中出現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)讀取異常的情況，從軟件和硬件兩方面分析了可能造成數(shù)據(jù)讀取異常的故障原因。通過調(diào)整軟件的質(zhì)控閾值范圍和測量鉑電阻溫度傳感器的對地電阻兩種方式判定，得出結(jié)論為被測鉑電阻溫度傳感器的接地故障導(dǎo)致了信號干擾引起數(shù)據(jù)讀取異常。分析了3種導(dǎo)致鉑電阻溫度傳感器產(chǎn)生接地故障的情況，并提出修復(fù)故障的方法，故障修復(fù)后現(xiàn)場檢定工作得以順利進(jìn)行。
關(guān)鍵詞：鉑電阻溫度傳感器;計(jì)量檢定;信號干擾;接地電阻;屏蔽
引言
我國自動氣象站地面觀測中，溫度的測量以鉑電阻傳感器為主。為了確保觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠，必須按照規(guī)程進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。目前國內(nèi)自動氣象站的鉑電阻傳感器檢定方式有實(shí)驗(yàn)室檢定和現(xiàn)場檢定兩種。任何檢定結(jié)果都存在不確定度，正確分析評估測量不確定度分量，得出的檢定結(jié)果才更具有可信度。目前國內(nèi)針對自動氣象站鉑電阻傳感器測量不確定度的研究，進(jìn)行鉑電阻溫度傳感器檢定結(jié)果的不確定度評定，但不同檢定方式的不確定度對比的研究暫時(shí)還處于空白。通過對不同檢定方式進(jìn)行不確定度評定，對比分析不同檢定方式的不確定度大小和不確定度來源，是研究和改進(jìn)氣象儀器計(jì)量檢定方法的有效途徑。
1不確定度的相關(guān)定義
測量不確定度是對測量結(jié)果的不可信程度，也可以理解為對測量結(jié)果有效性的懷疑程度。測量不確定度可用標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù)或置信區(qū)間的半寬度表征。不確定度一般為兩個(gè)分量即A類不確定度和B類不確定度。A類不確定度用對觀測列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來評定，B類不確定度是用實(shí)驗(yàn)或者有關(guān)信息進(jìn)行估計(jì)。
2鉑電阻溫度傳感器檢定方法
目前湖北省內(nèi)國家級自動氣象站使用的鉑電阻溫度傳感器主要采用現(xiàn)場檢定的方式，參照的檢定規(guī)程是《JJG(氣象)002-2015自動氣象站鉑電阻溫度傳感器檢定規(guī)程》。現(xiàn)場檢定方法采用比較法進(jìn)行測量，將被測鉑電阻溫度傳感器放在恒溫槽中的均勻溫度場內(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行比較，通過被檢傳感器的測量誤差檢查傳感器的計(jì)量性能。采用具有國家氣象計(jì)量站頒發(fā)校準(zhǔn)證書，型號為RCY-1A自校式鉑電阻測溫儀作為標(biāo)準(zhǔn)器，采用便攜式干體爐作為測溫槽，并在干體爐內(nèi)裝滿95%濃度以上的乙醇作為傳熱介質(zhì)。測量時(shí)將被測鉑電阻溫度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)同時(shí)插入便攜式干體爐中，并使兩支傳感器的感溫部位保持在同一水平面上，且兩支溫度計(jì)均應(yīng)插入介質(zhì)內(nèi)足夠的深度，以消除熱傳遞對檢定結(jié)果的影響。檢定溫度點(diǎn)的要求如表1所示。
本文來自：《氣象科技》(雙月刊)創(chuàng)刊于1973年，由中國氣象科學(xué)研究院、北京市氣象局、中國氣象局氣象探測中心、國家衛(wèi)星氣象中心及國家氣象信息中心聯(lián)合主辦。報(bào)道大氣科學(xué)和相關(guān)科學(xué)各領(lǐng)域的新理論、新方法和新技術(shù)，也刊載反映大氣科學(xué)各領(lǐng)域發(fā)展水平的綜合評述。報(bào)道內(nèi)容包括：預(yù)報(bào)理論與方法、天氣與氣候分析、氣候與全球變化、大氣物理與大氣化學(xué)、應(yīng)用氣象(城市與環(huán)境氣象、人工影響天氣、農(nóng)業(yè)與生態(tài)氣象等)、探測技術(shù)、信息技術(shù)及應(yīng)用、防災(zāi)減災(zāi)等。
將干體爐設(shè)置到檢定規(guī)程要求的檢定溫度點(diǎn)，當(dāng)干體爐內(nèi)傳熱介質(zhì)的溫度到達(dá)穩(wěn)定，且兩支傳感器的讀數(shù)也均保持穩(wěn)定后開始讀數(shù)，每隔30s讀取一次標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器的讀數(shù)和被測鉑電阻溫度傳感器的讀數(shù)，共讀取4次。完成所有檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器和被測鉑電阻溫度傳感器數(shù)據(jù)讀取和數(shù)據(jù)處理后，即可得到檢定結(jié)果。
3抗電磁干擾的應(yīng)對措施
3.1正確接地
鉑電阻測溫系統(tǒng)的硬件主要包括鉑電阻傳感器、分采模塊、通信模塊和顯示終端，正常情況下，自動氣象站所有的儀器設(shè)備引入一個(gè)共同的地線，以避免雷擊或電磁干擾。在進(jìn)行鉑電阻溫度傳感器的現(xiàn)場檢定過程中，將干體爐與自動氣象站的共同地線相連接，可以有效的避免干體爐引入的干擾。在處理我省出現(xiàn)的幾起此類電磁干擾故障時(shí)發(fā)現(xiàn)，都是鉑電阻測溫系統(tǒng)中某一模塊接地方式不正確或其他原因造成地線開路而導(dǎo)致，將鉑電阻測溫系統(tǒng)正確接地后，此類電磁干擾故障就排除。因此，正確接地可以有效避免電磁干擾的影響
3.2改變檢定方式
防止電磁干擾的最好方式是做好電磁屏蔽工作，使鉑電阻溫度傳感器與干擾源實(shí)現(xiàn)屏蔽和隔離。在現(xiàn)場檢定過程中，由于現(xiàn)場情況復(fù)雜且受條件限制，有時(shí)無法實(shí)現(xiàn)電磁干擾有效屏蔽，從而造成檢定數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確或檢定過程無法繼續(xù)。若改變檢定方式，將現(xiàn)場檢定改為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)檢定，可有效避免在現(xiàn)場檢定時(shí)引入的不必要的電磁干擾，同時(shí)采取一些預(yù)防措施，例如不使用攜帶方便但引入電磁干擾源的干體爐，而使用屏蔽性能更好的恒溫槽，或?qū)€K電阻傳感器的屏蔽線和恒溫槽的地線相連等，能有效的消除電磁干擾的影響。
4數(shù)據(jù)顯示故障修復(fù)
4.1屏蔽線懸空未接地
部分自動站的地溫分采集器打開箱門后發(fā)現(xiàn)，所有地溫傳感器的屏蔽線均未安裝接地，在機(jī)箱內(nèi)處于懸空的狀態(tài)。將懸空的屏蔽線全部接在地溫分采集器的機(jī)箱接地柱上，并用萬用表測量了接地柱的對地電阻，屏蔽線接好后，且對地電阻小于4Ω，再進(jìn)行現(xiàn)場檢定操作時(shí)，測報(bào)軟件的數(shù)據(jù)讀取恢復(fù)正常，檢定工作得到恢復(fù)。
4.2屏蔽線被剪斷
部分自動站的地溫傳感器出現(xiàn)過接線端口處屏蔽線全部被剪斷的情況。將傳感器電線末端剖開，找出屏蔽線并拉出足夠的長度，接到地溫分采集器的機(jī)箱接地柱上，并用萬用表測量了接地柱的對地電阻，對地電阻小于4Ω，再進(jìn)行現(xiàn)場檢定操作時(shí)，測報(bào)軟件的數(shù)據(jù)讀取恢復(fù)正常，檢定工作得到恢復(fù)。
4.3接線柱對地絕緣
部分自動站的傳感器屏蔽線全部安裝良好，但依然出現(xiàn)讀數(shù)故障。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，機(jī)箱內(nèi)所有鉑電阻溫度傳感器的屏蔽線均通過螺母的擰壓固定在地溫分采集器機(jī)箱背板內(nèi)的一根螺絲上，使該螺絲作為屏蔽線接地的接線柱使用。用萬用表測量該接線柱的對地電阻后發(fā)現(xiàn)電阻值過大，無法達(dá)到接地效果。取下該接線柱的螺絲和螺母后檢查發(fā)現(xiàn)，該螺絲和螺母接觸的機(jī)箱背板處全部被油漆覆蓋，形成絕緣效果，無法與大地形成通路。刮掉接線柱與機(jī)箱接觸面的油漆直至露出機(jī)箱面板的金屬部分，重新安裝好接線柱和屏蔽線使其與金屬部分接觸，并再次萬用表測量了接地柱的對地電阻，對地電阻小于4 Ω，再進(jìn)行現(xiàn)場檢定操作時(shí)，測報(bào)軟件的數(shù)據(jù)讀取恢復(fù)正常，檢定工作得到恢復(fù)。
結(jié)語
電磁干擾按其傳播途徑，主要有沿電源線、信號線傳播的傳導(dǎo)干擾和向周圍空間發(fā)射的輻射干擾。從抑制干擾源的角度來看，主要的抗干擾方法有屏蔽、接地和耦合這3種技術(shù)手段。現(xiàn)用自動氣象站的溫度采集系統(tǒng)為弱電路系統(tǒng)，主要的抗干擾方式為信號接地。所以當(dāng)溫度的觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)讀取異常時(shí)，首先要檢查鉑電阻溫度傳感器和采集器是否出現(xiàn)了接地故障。良好的接地不僅能避免鉑電阻溫度傳感器在現(xiàn)場檢定時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取異常的情況，在日常的觀測工作中，也可以有效避免觀測場周圍電磁環(huán)境發(fā)生改變或引入干擾后，導(dǎo)致溫度觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常的情況。——論文作者：韋俊輝
