發布時間：2020-07-31所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：近些年，我國的科學技術水平不斷進步。為解決中國自動氣象站鉑電阻溫度傳感器在現場檢定過程中出現溫度數據讀取異常的情況，從軟件和硬件兩方面分析了可能造成數據讀取異常的故障原因。通過調整軟件的質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，我國的科學技術水平不斷進步。為解決中國自動氣象站鉑電阻溫度傳感器在現場檢定過程中出現溫度數據讀取異常的情況，從軟件和硬件兩方面分析了可能造成數據讀取異常的故障原因。通過調整軟件的質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，得出結論為被測鉑電阻溫度傳感器的接地故障導致了信號干擾引起數據讀取異常。分析了3種導致鉑電阻溫度傳感器產生接地故障的情況，并提出修復故障的方法，故障修復后現場檢定工作得以順利進行。
關鍵詞：鉑電阻溫度傳感器;計量檢定;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。為了確保觀測數據的準確、可靠，必須按照規程進行檢定或校準。目前國內自動氣象站的鉑電阻傳感器檢定方式有實驗室檢定和現場檢定兩種。任何檢定結果都存在不確定度，正確分析評估測量不確定度分量，得出的檢定結果才更具有可信度。目前國內針對自動氣象站鉑電阻傳感器測量不確定度的研究，進行鉑電阻溫度傳感器檢定結果的不確定度評定，但不同檢定方式的不確定度對比的研究暫時還處于空白。通過對不同檢定方式進行不確定度評定，對比分析不同檢定方式的不確定度大小和不確定度來源，是研究和改進氣象儀器計量檢定方法的有效途徑。
1不確定度的相關定義
測量不確定度是對測量結果的不可信程度，也可以理解為對測量結果有效性的懷疑程度。測量不確定度可用標準偏差的倍數或置信區間的半寬度表征。不確定度一般為兩個分量即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行統計分析的方法來評定，B類不確定度是用實驗或者有關信息進行估計。
2鉑電阻溫度傳感器檢定方法
目前湖北省內國家級自動氣象站使用的鉑電阻溫度傳感器主要采用現場檢定的方式，參照的檢定規程是《JJG(氣象)002-2015自動氣象站鉑電阻溫度傳感器檢定規程》�，F場檢定方法采用比較法進行測量，將被測鉑電阻溫度傳感器放在恒溫槽中的均勻溫度場內與標準器進行比較，通過被檢傳感器的測量誤差檢查傳感器的計量性能。采用具有國家氣象計量站頒發校準證書，型號為RCY-1A自校式鉑電阻測溫儀作為標準器，采用便攜式干體爐作為測溫槽，并在干體爐內裝滿95%濃度以上的乙醇作為傳熱介質。測量時將被測鉑電阻溫度計和標準鉑電阻溫度計同時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，且兩支溫度計均應插入介質內足夠的深度，以消除熱傳遞對檢定結果的影響。檢定溫度點的要求如表1所示。
本文來自：《氣象科技》(雙月刊)創刊于1973年，由中國氣象科學研究院、北京市氣象局、中國氣象局氣象探測中心、國家衛星氣象中心及國家氣象信息中心聯合主辦。報道大氣科學和相關科學各領域的新理論、新方法和新技術，也刊載反映大氣科學各領域發展水平的綜合評述。報道內容包括：預報理論與方法、天氣與氣候分析、氣候與全球變化、大氣物理與大氣化學、應用氣象(城市與環境氣象、人工影響天氣、農業與生態氣象等)、探測技術、信息技術及應用、防災減災等。
將干體爐設置到檢定規程要求的檢定溫度點，當干體爐內傳熱介質的溫度到達穩定，且兩支傳感器的讀數也均保持穩定后開始讀數，每隔30s讀取一次標準溫度傳感器的讀數和被測鉑電阻溫度傳感器的讀數，共讀取4次。完成所有檢定點的標準溫度傳感器和被測鉑電阻溫度傳感器數據讀取和數據處理后，即可得到檢定結果。
3抗電磁干擾的應對措施
3.1正確接地
鉑電阻測溫系統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備引入一個共同的地線，以避免雷擊或電磁干擾。在進行鉑電阻溫度傳感器的現場檢定過程中，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。在處理我省出現的幾起此類電磁干擾故障時發現，都是鉑電阻測溫系統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致，將鉑電阻測溫系統正確接地后，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現屏蔽和隔離。在現場檢定過程中，由于現場情況復雜且受條件限制，有時無法實現電磁干擾有效屏蔽，從而造成檢定數據的不準確或檢定過程無法繼續。若改變檢定方式，將現場檢定改為實驗室內檢定，可有效避免在現場檢定時引入的不必要的電磁干擾，同時采取一些預防措施，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，或將鉑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數據顯示故障修復
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現，所有地溫傳感器的屏蔽線均未安裝接地，在機箱內處于懸空的狀態。將懸空的屏蔽線全部接在地溫分采集器的機箱接地柱上，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，再進行現場檢定操作時，測報軟件的數據讀取恢復正常，檢定工作得到恢復。
4.2屏蔽線被剪斷
部分自動站的地溫傳感器出現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，再進行現場檢定操作時，測報軟件的數據讀取恢復正常，檢定工作得到恢復。
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，但依然出現讀數故障。經觀察發現，機箱內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箱背板內的一根螺絲上，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現電阻值過大，無法達到接地效果。取下該接線柱的螺絲和螺母后檢查發現，該螺絲和螺母接觸的機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。刮掉接線柱與機箱接觸面的油漆直至露出機箱面板的金屬部分，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，再進行現場檢定操作時，測報軟件的數據讀取恢復正常，檢定工作得到恢復。
結語
電磁干擾按其傳播途徑，主要有沿電源線、信號線傳播的傳導干擾和向周圍空間發射的輻射干擾。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種技術手段�，F用自動氣象站的溫度采集系統為弱電路系統，主要的抗干擾方式為信號接地。所以當溫度的觀測數據出現讀取異常時，首先要檢查鉑電阻溫度傳感器和采集器是否出現了接地故障。良好的接地不僅能避免鉑電阻溫度傳感器在現場檢定時出現數據讀取異常的情況，在日常的觀測工作中，也可以有效避免觀測場周圍電磁環境發生改變或引入干擾后，導致溫度觀測數據出現異常的情況。——論文作者：韋俊輝
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