PTB330/220系列氣壓傳感器的調(diào)校方法

劉洪濤，喻 帆，王延?xùn)|

(1.湖北省氣象信息與技術(shù)保障中心，武漢 430074；2.神農(nóng)架機(jī)場(chǎng)有限公司，神農(nóng)架 442416)

0 引言

“十三五”時(shí)期，中國(guó)加快完善了綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)，所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)氣象站的全覆蓋。龐大的自動(dòng)氣象站監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了氣象要素全天候的連續(xù)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在氣象防災(zāi)減災(zāi)和保障人民生產(chǎn)生活中發(fā)揮了重要作用。目前，在各級(jí)別自動(dòng)氣象站中，對(duì)氣壓的測(cè)量廣泛采用的是芬蘭維薩拉公司(VAISALA)的氣壓傳感器，主要有PTB330/220/210等型號(hào)。為了確保氣壓傳感器的量值準(zhǔn)確，每年需對(duì)氣壓傳感器進(jìn)行檢定。檢定過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一些氣壓傳感器出現(xiàn)了超差現(xiàn)象。由于氣壓傳感器造價(jià)較高，如果僅僅因?yàn)槭局嫡`差超差就廢棄使用，勢(shì)必造成浪費(fèi)。因此，研究氣壓傳感器超差后的調(diào)校方法尤為重要，不僅可以延長(zhǎng)氣壓傳感器的使用壽命，亦可節(jié)約大量的保障經(jīng)費(fèi)。

1 氣壓傳感器PTB330的調(diào)校

1.1 硬件設(shè)置與連接

PTB330氣壓傳感器配有1個(gè)RS-232-C的串行接口[1]，其針腳定義如表1所示。

表1 PTB330針腳定義

準(zhǔn)備1臺(tái)配有RS-232串口的電腦，1臺(tái)能提供10～30 V直流電壓的直流穩(wěn)壓電源。普通的RS-232串口通信電纜不帶電源線，因此需要自制1根RS-232串口連接線[2]，圖1為RS-232連接示意圖。

圖1 RS-232連接示意圖

1.2 PTB330調(diào)校實(shí)例

所有國(guó)家級(jí)自動(dòng)氣象站的氣壓傳感器在實(shí)驗(yàn)室每年進(jìn)行1次檢定，以確保量值的準(zhǔn)確性和可靠性。檢定過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)氣壓傳感器出現(xiàn)超差現(xiàn)象時(shí)，可以進(jìn)行調(diào)校。文章以1臺(tái)超差的PTB330氣壓傳感器為例，說(shuō)明具體的調(diào)校方法。

按照中國(guó)氣象局頒布的部門(mén)檢定規(guī)程JJG(氣象)001-2015《自動(dòng)氣象站氣壓傳感器》，選用0.01級(jí)的數(shù)字氣壓計(jì)作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器，型號(hào)745-16B，測(cè)量范圍500～1100 hPa，最大允許誤差±0.1 hPa。環(huán)境溫度保持在20 ℃±2 ℃，濕度小于85%RH。DYC1型氣壓傳感器是江蘇省無(wú)線電科學(xué)研究所生產(chǎn)的氣壓傳感器，其內(nèi)核與VAISALA的PTB330型氣壓傳感器完全相同[3]。嚴(yán)格按照檢定規(guī)程規(guī)定的檢定步驟，對(duì)該氣壓傳感器進(jìn)行檢定。

檢定規(guī)程規(guī)定的氣壓傳感器最大允許誤差為±0.3 hPa，從檢定結(jié)果可以看出，該氣壓傳感器已超差，需要進(jìn)行調(diào)校。

接通直流電源，運(yùn)行超級(jí)終端軟件Hyper Terminal(或者其他超級(jí)終端軟件)，建立1個(gè)新的連接，進(jìn)行通訊端口的參數(shù)設(shè)置。

Hyper Terminal軟件上出現(xiàn)“>”提示符。在“>”提示符后輸入“MPCP1 ?〈CR〉”，顯示出廠前的參考值和修正值。

記錄各氣壓點(diǎn)的參考值和修正值，計(jì)算出新的修正值ΔP2=ΔP1-ΔP0，其中ΔP1為7個(gè)氣壓點(diǎn)的示值誤差，ΔP0為出廠前的修正值。計(jì)算出新的參考值P2=P1+ΔP2，其中P1為舊參考值(表2)。

表2 新參考值的計(jì)算 hPa

打開(kāi)PTB330的蓋子，按下主板上的“ADJ”按鈕，紅色LED燈亮，進(jìn)入可調(diào)校模式。

PTB330提供了兩種調(diào)校方式：一種是線性調(diào)校，一種是多點(diǎn)調(diào)校。多點(diǎn)調(diào)校使用起來(lái)較為方便，最多可以進(jìn)行8個(gè)點(diǎn)的氣壓調(diào)校。

在“>”提示符后輸入“MPCP1〈CR〉”，顯示“Reading ?”，輸入新的參考值“500.547”，鍵入回車“〈CR〉”后顯示“Reference ?”，隨后輸入舊的參考值“500.13”，以此類推，分別輸入7個(gè)氣壓點(diǎn)的新參考值和舊參考值。

各點(diǎn)的新參考值輸入完畢后鍵入回車鍵“〈CR〉”，屏幕將顯示新的修正值。可見(jiàn)，新的修正值已寫(xiě)進(jìn)傳感器。斷開(kāi)電源，新的修正值隨之自動(dòng)保存。

輸入命令“CDATE”，設(shè)置重新調(diào)校后的日期。

調(diào)校完畢后重新進(jìn)行檢定。

調(diào)校后氣壓傳感器的示值誤差在最大允許誤差范圍內(nèi)，因此該氣壓傳感器可以重新投入使用。

2 氣壓傳感器PTB220的調(diào)校

2.1 硬件連接

PTB220氣壓傳感器有1個(gè)RS-232-C的串行接口，其針腳定義同PTB330一致。調(diào)校PTB220與調(diào)校PTB330的硬件連接相同。用內(nèi)六角螺絲刀旋開(kāi)PTB220蓋子上的4只螺絲，打開(kāi)蓋子，里面有1排紅色的組合開(kāi)關(guān)S1。

通常SW4置于“OFF”，處于寫(xiě)保護(hù)狀態(tài)，調(diào)校前將SW4開(kāi)關(guān)置于“ON”，即可寫(xiě)入調(diào)校數(shù)據(jù)。PTB220也提供了兩種調(diào)校方式：一種是線性調(diào)校，一種是多點(diǎn)調(diào)校。

2.2 PTB220調(diào)校實(shí)例

文章以1臺(tái)超差的氣壓傳感器為例，說(shuō)明具體的多點(diǎn)調(diào)校方法。該氣壓傳感器型號(hào)為PTB220，編號(hào)為Y1870092。

將SW4置于“ON”，啟動(dòng)超級(jí)終端軟件Hyper Terminal，建立1個(gè)新的連接。首先進(jìn)行通訊端口的參數(shù)設(shè)置，必須使用“LC OFF”和“MPC OFF”命令，使之前的線性修正值和多點(diǎn)修正值失效；然后輸入“MPCI 1”命令，屏幕顯示“reading?”之后鍵入“500”，鍵入回車“〈CR〉”后出現(xiàn)“correction?”，再輸入500 hPa時(shí)的修正值；以此類推，直至7個(gè)氣壓點(diǎn)的修正值均完成輸入，可使用“ESC”中止命令。

需要注意兩點(diǎn)：一是輸入修正值時(shí)應(yīng)從氣壓傳感器量程的最低點(diǎn)(500 hPa)開(kāi)始，至量程的最高點(diǎn)(1100 hPa)結(jié)束，從低到高依次輸入[4]；二是輸入氣壓傳感器的修正值，而非示值誤差。

最后，輸入“MPC ON”命令，屏幕將顯示輸入的各氣壓點(diǎn)的修正值。至此，PTB220氣壓傳感器調(diào)校成功，輸入“CALD”+當(dāng)前的日期，記錄調(diào)校的日期。

調(diào)校完成后，將SW4重新置于“OFF”。

3 結(jié)束語(yǔ)

PTB330和PTB220氣壓傳感器廣泛使用于自動(dòng)氣象站，隨著自動(dòng)氣象站的多年運(yùn)行，氣壓傳感器會(huì)出現(xiàn)超差的現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)超差的氣壓傳感器進(jìn)行調(diào)校，可以對(duì)示值誤差進(jìn)行修正，不僅保證了氣壓傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而且延長(zhǎng)了氣壓傳感器的使用壽命，從而降低了自動(dòng)氣象站的維護(hù)成本，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。