淺談氣象探測中的探空儀檢測箱及其使用問題

摘 要：文章介紹了探空儀檢測箱結構原理，并對檢測箱在使用過程中應該注意的事項進行了詳細的闡述。對各探空站探空儀檢測箱的使用和維護具有一定的幫助。

關鍵詞：大氣探測；探空儀；檢測箱；干濕溫度表

目前我省L波段高空氣象探測使用的探空儀檢測箱都是由上海長望氣象儀器科技有限公司（原上海市無線電二廠）生產的JKZ1型、GEZ10型探空儀檢測箱。大氣探測技術中心按照中國局相關文件，建立了由RCY-ZA自校式鉑電阻數字測溫儀、風速表、標準電阻箱和數字多用表組成的L波段二次測風雷達機箱檢測平臺，JKZ1，GEZ10型探空儀檢測箱校準工作列入常規業務。下面就以JKZ1型探空儀檢測箱為例，介紹探空儀檢測箱的整機結構以及在日常使用和維護中應該注意的一些問題。

1 整機結構原理

探空儀檢測箱是對數字探空儀的溫度、濕度傳感器在探空施放前與檢測箱內溫度、濕度的標準器進行比對的一種綜合性檢測設備。該設備具有外觀新穎、重量輕、使用方便、檢測數據穩定可靠等優點，配備了智能高精度的數字顯示儀表，為探空儀檢測提供了溫度、濕度的相對標準，檢測箱在飽和鹽的配合使用下還可對濕敏元件進行全量程的特性校準。

檢測箱主要由濕敏電阻潮濕老化及基值測定室a、電器箱b和檢測室c三個部分組成，采用智能數字顯示窗口，如圖1所示。其中，電器箱由前面板、后面板及箱體部分組成。前面板如圖2所示：前面板上方A是參數顯示窗口，各參數顯示分辨力為0.1，顯示的參數有：R（濕敏電阻阻值）、V（鎂電池電壓）、T（干球溫度）、U（相對濕度）、P（氣壓），或依次序循環顯示：干球溫度y相對濕度y氣壓附溫y濕球溫度及檢測箱當前（或所在）高度氣壓；B為各參數開關；C為交流22“V電源開關；D為溫度選擇開關，開關位于T時顯示的是通風干濕表的干球溫度，開關位于T”時，顯示的是基值測定瓶內的溫度；E為鎂電池插座。后面板如圖3所示：A為通風窗口，B、C、D分別為基值瓶、轉換板、干濕表連接線插孔，E為交流220V插座。檢測室內裝有干濕球溫度表、軸流風機和探空儀溫濕度元件專用插座等。探空儀溫、濕度元件與標準器的對比在檢測室內進行。

2 部件的功能特性和使用注意事項

在JKZ1型探空儀檢測箱的使用過程中，應該注意干濕溫度表、飽和溶液、干燥劑等方面的使用方法，一些小細節的忽視會影響檢測數據的準確性。

2.1 開機檢查

首先，接通總電源，開啟電器箱前面板電源開關，預熱3～5min，檢查智能數字顯示窗口是否顯示正常，同時要打開基測室箱門蓋，讓空氣充分流通，使箱內小環境的溫、濕度與值班室內的大環境達到平衡狀態。其次，檢查檢測箱內軸流馬達是否平穩轉動。軸流馬達的特點是風量大、風速穩定，升溫小、使用壽命長。其作用是通過恒速轉動向干濕溫度表輸送恒定的風量，提高通風系數的穩定性。另一方面通馬達大風量的攪拌，可以使檢測箱內的溫度、濕度的均勻性得到了改善，保證T（溫度）、U（濕度）傳感器的測量精度。最后，在基值測定瓶瓶蓋的底部裝有微型通風馬達，測定濕敏元件R。、T。時用，檢查馬達轉動是否正常，如馬達不轉，瓶內空氣沒有得到充分均勻攪拌，瓶內溫度、濕度的均勻性得不到改善，會影響R。、T。測量的準確性。

2.2 熱敏電阻干、濕溫度表

檢測室內配有通風干、濕球溫度表，其核心元件是測量精度很高的熱敏電阻，具有反應靈敏、測溫、測濕精度高等優點，可用來測量檢測室內環境溫度T及相對濕度U。干球溫度表與濕球溫度表在使用中不能相互對換，以免造成較大的測溫、測濕誤差，干球溫度表安放在檢測箱偏后方，濕球溫度表則位于干球溫度表的前面。干、濕球溫度表的溫度-阻值特性完全一致，測量精度優于0.1攝氏度，具有長期的穩定性，年漂移量小于0.03攝氏度。濕球溫度表與干球溫度表的區別是濕球溫度表的表面包有一層脫脂紗布，濕球紗布應按要求進行包扎，否則對探空儀T，U傳感器測量精度會有一定的影響，參考的辦法是將脫脂紗布剪成20mm×40mm長方形狀，包扎前紗布占上潔凈水（如去離子水、蒸餾水或冷卻后的煮沸水），使其完全濕潤，紗布繞濕球溫度表表面轉動1.3圈，且緊密貼住濕球溫度表，用脫脂棉線將紗布在濕球溫度表凹陷處及底部扎緊，然后用剪刀剪去底部多余部分紗布。若發現紗布與濕球溫度表之間包扎不緊，表面有大的氣泡時，應重新包扎，直至紗布與濕球溫度表貼緊為止。濕球紗布使用一定時間后吸水性能會降低，這時應及時更換，按以上參考辦法說明包扎。濕球溫度表球部沾水后，不要用力甩水或與其它物體相接觸除去余水，應輕輕置入檢測室上面的專用插孔內，同時應將“T/T。”轉換開關撥到T上，在通風狀態下3-5min內便可讀取檢測室內環境溫度T及相對濕度U的顯示值。

2.3 濕敏元件潮濕老化瓶及基值測定室

在JKZ1型探空儀檢測箱的左側安裝了兩個供濕敏元件潮濕老化用的“硫酸鉀飽和溶液瓶”和供基值測定用的“硅干燥劑瓶”。密閉在瓶內的硫酸鉀飽和溶液其相對濕度可達95%-99%。硫酸鉀飽和溶液配制方法：將50g左右的純硫酸鉀（K2SO4）倒入瓶內，再倒入適量的蒸餾水，使其完全溶解達到飽和狀態。密閉在瓶內的變色硅干燥劑其相對濕度為0-3%（硅膠干燥劑瓶配制方法：將深蘭色的變色硅膠倒入瓶內，倒入量盡可能多，但不能夠接觸到濕敏元件，須離濕度片約5mm為宜）。飽和溶液經長期使用后水份逐漸蒸發減少最后成為結晶體鹽，此時可按配制方法向容器內再次加入適量的蒸餾水即可。同樣，變色硅膠極易吸潮，隨著時間的增長其吸濕能力會逐漸降低，無法長期保持小于3%RH的低濕狀態，硅膠由深藍轉淺藍，失效時變為淺紅色。根據工廠測試，當硅干燥劑開始變色時，瓶內的濕度最低也只能降至40%左右，因此不能夠等到硅干燥劑變色時才更換，要勤換干燥劑保持瓶內絕對干燥（一般1星期更換1次，南方臺站濕度大，須3、4天更換1次），以保證測得的濕敏元件阻值R0（溫度T。）的準確性。平常要養成好習慣，在使用時或使用完畢后，應將瓶蓋蓋緊。硅干燥劑失效后，不要倒掉，可經高溫100～150攝氏度烘約3h，干燥劑顏色變為深蘭色后，關閉烤箱電源，待干燥劑冷至60攝氏度左右倒入瓶內，蓋緊瓶蓋，即可重復使用。

探空人員在上班做基測時，將探空儀智能轉換板置入基測室內，應小心操作，避免觸碰到高速運轉的軸流電機，以免造成電機或儀器損壞。

2.4 電池賦能與電壓測試

GTS1型數字探空儀的智能轉換板和發射機能量的來源依靠鎂氯化亞銅電池供給，檢測箱面板上E端口的連線是用來給鎂氯化亞銅電池賦能及電壓檢查的。我們知道，鎂氯化亞銅電池是通過鎂、氯化亞銅、水這三者的化學反應產生電能。檢測箱內電路有阻值，連上電池并浸泡在清水（或淡鹽水）中，可以加快電池的化學反應，即起到賦能作用，同時可在賦能的過程中檢查測試電池電壓。電池一般在淡鹽水中浸泡4-5min即可，按下檢測箱面板上“V”檢查按鈕，顯示電池電壓一般從6.5逐步向11.5之間上升。將電池提出水中后，并讓其自然滴去多余的水分，可測得電池電壓在14-18V之間緩慢上升，此時即可停止檢測箱的賦能，斷開與電池間的連線，根據工作經驗宜將電池電壓控制在14-18V之間（夏天一般在17-20V之間）。

2.5 飽和鹽控制相對濕度

在更換飽和鹽控制相對濕度時，應關閉微型通風馬達，防止濕度由高向低校準時，特性的不連續性。

2.6 其他使用注意事項

（1）檢測箱應在室內環境使用，備份檢測箱的儲存室應盡可能保持干燥與沒有腐蝕性氣體，無強烈震動、沖擊和強電磁場作用。（2）檢測箱應按規定到省氣象計量檢定所進行檢定，檢定合格方可使用，檢定周期為兩年。（3）使用中的檢測箱，在做完基測后應關閉電源，做好防雷工作。（4）為了延長連線及插頭的使用壽命，插拔接頭應捏住插頭而不是連線，還可以將插頭接口上的“三角形”卡位切除，這樣容易拔插又不影響基測。（5）在進行濕度片老化時，不宜將濕度片從“硫酸鉀飽和溶液瓶”抽出后立即插入“硅干燥劑瓶”，因為此時瓶塞及濕度片上沾有水珠，可在外面讓電機稍微吹干（可查看R顯示值降到40k歐姆以下）再插入“硅干燥劑瓶”，防止硅干燥劑失效。

總之，了解和掌握探空儀檢測箱結構性能功用和使用注意事項，有利于及時發現并處理故障，提高高空探測業務質量。

參考文獻

[1]北京：中國氣象局大氣探測技術中心[M].JKZ1型探空儀檢測箱校準方法（試行），2008.

[2]上海：長望氣象科技有限公司[M].GEZ10使用說明書，2004.

[3]北京：中國氣象局監測網絡司[M].L波段高空氣象探測系統維護、維修手冊，2004.

[4]上海：無線電二十三廠[M]..GTS數字式探空儀工作原理及使用方法，2001.

[5]北京：中國氣象局監測網絡司[G].新一代高空氣象探測系統項目建設交流材料匯編，2005.

[6]中國氣象局監測網絡司.高空氣象探測手冊[M].北京：氣象出版社，2001.

[7]薛梅，王建新，劉雪蓮.淺談L波段測風雷達-GTS1型數字探空儀頻率的調整[J].新疆氣象，2006，19（3）：39.