淺談區域自動氣象站現場核查

王麗平，林世豪，劉 浩，劉政清

（1.江西省贛州市氣象局，江西 贛州341000；2.江西省崇義縣氣象局，江西 崇義341300；3.江西省永新縣氣象局，江西 吉安 343499）

《中華人民共和國氣象法》規定氣象計量器具應當依照《中華人民共和國計量法》的有關規定，經氣象計量檢定機構檢定。未經檢定、檢定不合格或者超過檢定有效期的氣象計量器具不得使用[1]。但是長期以來中國區域自動氣象站的核查校準工作并未全面開展，都是每年只進行一次雨量傳感器的校準工作。2020年地面氣象觀測自動化改革后，區域自動氣象站現場核查校準已成為日常驗證觀測設備及其測量系統性能的一項維護性工作，是保證區域自動氣象站觀測數據準確可靠的重要手段和評定自動氣象站數據是否準確、可靠、可用的主要依據，也是氣象觀測質量體系建設和地面氣象觀測自動化業務運行考核工作的重要內容。

贛州區域自動氣象站現場核查采用實驗室核查與現場核查2 種方式結合進行，即雨量傳感器采用現場校準方式進行，氣壓、溫度、濕度、風向風速采用撤換方式由臺站送交市局氣象信息與裝備保障中心進行實驗室核查，核查合格的傳感器可在全區流轉使用。本文就區域站實驗室核查中技術要點和注意事項，以及遇到的問題和解決辦法進行了歸納總結，供業內同行參考。

1 技術要點及注意事項

1.1 氣壓核查技術要點及注意事項

氣壓核查儀器采用的是YKQ-20-B 壓力發生器。YKQ-20-B 便攜式氣壓發生器具有測量、控制及自動檢定3 種模式，對壓力測量儀器進行測試和校準。可實現與PTB 傳感器的數據通訊、數據查詢、數據儲存并將檢定數據通過U 盤導出。

核查前要做好以下接線準備：將通氣管分別與壓力發生器上的壓力口和被測傳感器上的通氣口相連，將串口通訊線與壓力發生器上的PTB 口和被測傳感器上的端子相連接。接通電源后，按下電源鍵，然后在壓力發生器上的顯示屏上進行相關設置：點擊“菜單”“被檢表設定”，選擇好被檢表類型，設置完成后點擊確定。核查時，點擊“菜單”“自動檢定”“單點檢定”，在校驗點輸入氣壓值，待數據穩定之后讀取一次PTB 示值，1 min 均勻讀取3 次標準值，將數據記錄好。

在氣壓核查時需要著重注意以下幾點：①進行氣壓核查時，首先要注意對氣壓傳感器外觀進行仔細檢查，要著重檢查氣壓傳感器的出氣口是否被堵塞，有的話要進行疏通；②在接線和拔線時，都得在關閉壓力發生器電源的情況下進行，否則容易發生短路故障損壞儀器；③PTB 系列傳感器的波特率、校驗位、數據位、停止位設置為“9600 NONE 8 1”，無錫廠的DYC1 型傳感器工作方式和PTB 系列傳感器是一樣的，所以也可以進行檢定，只是型號、波特率、校驗位、數據位、停止位要設置為“PTB330 2400 NONE 8 1”，并且要注意串口通訊線要換成適應DYC1 型傳感器的線；④氣壓核查校驗點選擇3 個核查值，一般以當前環境氣壓作為基本校準點，以50 hPa 為核查值步距，上下各取一點為高壓和低壓校準點。

1.2 氣溫與濕度核查技術要點及注意事項

氣溫與濕度的核查一般是同時進行的。濕度和氣溫的核查儀器分別是JDS505 濕度發生器、RTC158 干體爐和TM-3022T（臺式精密兩通道 標準鉑電阻溫度表）。JDS505 濕度發生器采用分流法原理。主校驗腔室由2 個腔體提供干氣流和濕氣流混合配比，一個腔體裝滿干燥劑，提供干氣流；一個腔體有一定量的蒸餾水，提供飽和氣流。同時配備內置與外置2 個高精度溫濕度傳感器，它有著極高的精度和穩定性，同時其數據也可直接顯示在主屏幕上；精密兩通道電阻溫度表TM-3022T 標準鉑電阻轉換（支持氣象的10 區11區的標準鉑電阻），實現了對溫度的直讀；RTC158 干體爐用于測量均溫塊溫度的傳感器和溫度顯示器（可通過溫度控制表），利用干體爐內均溫塊的均溫作用來保證插入均溫塊的被校溫度計與標準溫度保持一致。將被校傳感器放入恒溫塊中，熱傳導作用使被校傳感器與恒溫塊達到溫度平衡，即可進行校準。

核查前，將氣溫傳感器從溫濕傳感器的套筒中抽出，插入干體爐的套管中（也可不抽出，插入套筒中），再將對應的氣溫線按照相同顏色一組接在TM-3022T上CH2的相同顏色接線柱上，打開干體爐和TM-3022T上的電源進行核查讀數。讀數時，每讀一次被測傳感器CH2 的數據，按*鍵轉到標準傳感器CH1 的數據，在1 min 均勻讀取3 次CH1 的數據，記錄好（重復3次操作，核查要求讀3 組CH2 的值）。

將濕度傳感器插入到濕度發生器的插口2 上，對應的濕度線接到濕度發生器背面的端子2 上。打開濕度發生器的電源鍵進行核查讀數。核查時，首先點擊顯示屏左上角的“設置點”進行設置，一般取當前濕度為設置點，待數據穩定之后進行讀數，讀一次被測傳感器即探頭2 的數據，1 min 內均勻讀3 次標準值，即外部基準濕度的值，將數據記錄（重復3 次操作，核查要求讀3 組探頭2 的值）。

核查氣溫與濕度的過程中有如下值得強調的地方：①氣溫線接在TM-3022T 接線柱要擰緊，否則核查過程會出現線松導致沒數據的情況；②按*鍵轉換讀取數據時要注意有時會出現按了但數據沒轉換過來的情況，所以有時需要按多次；③濕度發生器上一般以外部基準濕度為標準值，設置方法為點擊“校準設置”“溫度基準設置”，“顯示的基準”選擇“外部”；④當發現外部基準濕度與探頭1 的數據偏差較大時，要進行標準值的修正，方法為點擊“系統設置”“修正”，校準點選“3”，進行校準；⑤一般來說，濕度核查設置點設好以后需要20 min 穩定數據才能讀數，核查時有時會出現很長時間才能穩定的情況，這時就要注意干燥劑是否失效，干燥劑變白說明已經失效，就要更換干燥劑；⑥干燥劑更換過程中要注意防止飽和蒸汽腔體內的蒸餾水外溢，可以先將蒸餾水用注射器吸出來。

1.3 風向核查要點及注意事項

風向核查采用JJE10 風向校驗儀。JJE10 型風向檢驗儀主要用于各類風向傳感器的定性定量測試，是集風向傳感器的驅動控制、檢測、顯示于一體的新型檢測設備。采用閉環原理的步進電機驅動方式，實現了自動化檢驗，操作過程中不需人工干預，保證了檢驗的一致性[2]。

首先，將被測傳感器安裝在校驗臺上，尾翼通過固定支架固定，連接好航空插頭，打開校驗儀主機進行核查。然后在校驗儀主機上選擇被測傳感器的廠家型號，點擊“置北”對傳感器進行置北。置北完成點擊“快速”進行固定風向點的核查。

在風向核查過程中，要注意以下幾點：①要根據被測傳感器的廠家型號選擇好風座轉接件和轉接線；②傳感器安裝在風座轉接件上時要完全貼合在上面，并且要擰緊傳感器上的螺絲進行固定，否則會影響核查的結果；③核查無錫廠的傳感器時要把指北針拔下來，否則會使校驗臺轉不過去；④為了使操作簡便，可以先手動將風向傳感器上的指北標記對齊。

1.4 風速與起動風核查要點及注意事項

起動風與風速的核查儀器分別是JJE2 型風速檢驗儀和JJE3 型起動風速檢驗儀。JJE2 起動風速校驗儀用于檢測杯式風速傳感器起動特性和風速特性，能夠快速檢測風速傳感器的風杯、軸阻力等特性，方便檢測維修；JJE3 風速校驗儀主要用于各類風速傳感器的定性定量測試，是集風速模擬、檢測、顯示于一體的專用杯式風速傳感器檢測設備。

起動風核查時，先將風速傳感器安裝在風筒中，連接好航插線，蓋好風筒蓋。打開風速控制器，調至起動風檔，按下風速調節按鈕，當聽見一聲“嘀”的長鳴表示可以讀取起動風的示值（重復3 次）。

風速核查時，先將風速傳感器的風杯取下，將傳感器安裝在校驗臺上，調節高度旋鈕將橡膠管套在傳感器上，連接好航插線。打開風速控制器的電源，調至風速檔，調節風速調節旋鈕至30.0 m/s，按下風速調節旋鈕開始讀數。

在風速與起動風核查過程中要注意以下幾點：①根據傳感器的不同類型選擇不同的轉接座和航插線，在風速控制器上調節風速儀選擇按鈕選擇對應的檔位；②風速核查時，要擰緊傳感器上的螺絲固定在校驗臺上，否則容易出現晃動，影響數據的讀取；③起動風的風筒要保持水平，要調節風筒下的螺絲使桶內的水平泡在中間，否則會影響數據的準確性；④風速上面的螺絲是反絲，不要扭反了；⑤拆解時壓帽會特別緊，需要用到水管鉗；⑥給軸承噴潤滑液沒有將軸承丟到潤滑液里浸泡效果好；⑦將軸承上下對調有時會有意外驚喜，可有效降低起動風速；⑧潤滑無效的風速軸承可以明顯感覺到有磨損，阻力明顯較大，需要更換軸承；⑨購買652 軸承進行更換，更換后明顯感覺到阻力減小，核查值變小。

2 現場核查遇到的問題及解決辦法[3]

2.1 氣壓傳感器核查

問題一：設定一個校驗值開始后，“控制狀態”一直處于“控制中”，不能顯示“完成”，標準器示值和PTB 系列值上不去或下不來，不能接近設定值，且一直在快速變化，不穩定，誤差值也比較大，通常大于1 以上。可能是通氣管未連接好而漏氣，重新連接緊密即可。

問題二：核查示值誤差大。可能氣口被堵，疏通即可。

2.2 溫度傳感器核查

問題一：測完第一支后未關電源，測第二支時出現“CH2：----”，無數值顯示。解決辦法為斷電關機重啟。

問題二：CH2 顯示超常值，如-800 多等。可能是某根線沒接好，重新接好線即可。

2.3 濕度傳感器核查

問題一：開機后白屏，無顯示。原因為傳感器接線順序不對，重新接線即可。

問題二：關機重啟后參數發生變化。疑似恢復出廠設置，按照核查規程重新正確設置參數即可。

2.4 風向傳感器核查

問題一：不能置北，標準值大于360，且與測量值無法一致，或者標準值與測量值無法穩定，一直同時在變。一般是出現了儀器故障，不能維修時需報廢。

2.5 風速傳感器核查

起動風核查的不合格率極高。核查值偏大，一般都是軸承的問題，長時間使用導致軸承不夠潤滑，需要使用除銹潤滑劑（dw-40 或者其他的）給軸承潤滑和除銹，效果明顯。若除銹后還不合格，可換軸承，換軸承后仍不合格，一般就直接報廢了，無維修價值。起動風速核查符合要求的，才進行風速示值核查；起動風速不合格風速也視為不合格。

3 經驗和思考

3.1 有關時間效率的經驗

核查時應當考慮時間效率的問題。一般來說，濕度核查和起動風核查需要花費的時間是較多的，一般在20 min 左右，而其他的項目如氣壓、氣溫、風速、風向則花費的時間較少。又因為氣溫濕度一般是儀器核查，所以為使時間效率較高，可以按以下順序進行核查：起動風、溫濕度可以先接線核查，中間等待的時間可以進行氣溫、風向、氣壓的核查，最后再核查風速。

3.2 有關數據處理的經驗

在核查中，對每個風速傳感器進行了清潔、一般除銹、深度除銹3 種情況下的核查。一般來說，經過一般除銹后起動風比清潔下的情況要小，進行深度除銹后起動風比一般除銹情況下要小。這說明，導致起動風變大的一個主要原因就是傳感器生銹。一般除銹時，要特別注意對傳感器中間柱子的除銹工作，一般對其噴除銹劑然后靜置一段時間，然后用毛巾和螺絲刀將繡除掉。深度除銹要對軸承進行深度的除銹，將軸承取下放置在裝有除銹劑的杯子里一段時間，然后用毛巾擦拭干凈。

3.3 幾點思考

核查對市局備件的購買具有一定的指導意義，根據核查結果可知，濕度和風速傳感器不合格率偏高，是需要更多購買的備件，否則會出現核查階段傳感器不夠的情況；核查時要特別注意對原始文檔的保存，縣局送檢過來時要注意保存好上一年的核查表，核查儀器時要注意規范填寫紙質版的核查表，并及時填寫好電子版的核查表，同時要善于整理歸納，要認真設計核查儀器的流轉表，仔細填寫，儀器的流轉動向一目了然，對下一年的核查工作的開展具有很好的借鑒作用；要注意提醒縣局保存好核查表及相關資料。