浅谈区域自动气象站现场核查

王丽平，林世豪，刘 浩，刘政清

（1.江西省赣州市气象局，江西 赣州341000；2.江西省崇义县气象局，江西 崇义341300；3.江西省永新县气象局，江西 吉安 343499）

《中华人民共和国气象法》规定气象计量器具应当依照《中华人民共和国计量法》的有关规定，经气象计量检定机构检定。未经检定、检定不合格或者超过检定有效期的气象计量器具不得使用[1]。但是长期以来中国区域自动气象站的核查校准工作并未全面开展，都是每年只进行一次雨量传感器的校准工作。2020年地面气象观测自动化改革后，区域自动气象站现场核查校准已成为日常验证观测设备及其测量系统性能的一项维护性工作，是保证区域自动气象站观测数据准确可靠的重要手段和评定自动气象站数据是否准确、可靠、可用的主要依据，也是气象观测质量体系建设和地面气象观测自动化业务运行考核工作的重要内容。

赣州区域自动气象站现场核查采用实验室核查与现场核查2 种方式结合进行，即雨量传感器采用现场校准方式进行，气压、温度、湿度、风向风速采用撤换方式由台站送交市局气象信息与装备保障中心进行实验室核查，核查合格的传感器可在全区流转使用。本文就区域站实验室核查中技术要点和注意事项，以及遇到的问题和解决办法进行了归纳总结，供业内同行参考。

1 技术要点及注意事项

1.1 气压核查技术要点及注意事项

气压核查仪器采用的是YKQ-20-B 压力发生器。YKQ-20-B 便携式气压发生器具有测量、控制及自动检定3 种模式，对压力测量仪器进行测试和校准。可实现与PTB 传感器的数据通讯、数据查询、数据储存并将检定数据通过U 盘导出。

核查前要做好以下接线准备：将通气管分别与压力发生器上的压力口和被测传感器上的通气口相连，将串口通讯线与压力发生器上的PTB 口和被测传感器上的端子相连接。接通电源后，按下电源键，然后在压力发生器上的显示屏上进行相关设置：点击“菜单”“被检表设定”，选择好被检表类型，设置完成后点击确定。核查时，点击“菜单”“自动检定”“单点检定”，在校验点输入气压值，待数据稳定之后读取一次PTB 示值，1 min 均匀读取3 次标准值，将数据记录好。

在气压核查时需要着重注意以下几点：①进行气压核查时，首先要注意对气压传感器外观进行仔细检查，要着重检查气压传感器的出气口是否被堵塞，有的话要进行疏通；②在接线和拔线时，都得在关闭压力发生器电源的情况下进行，否则容易发生短路故障损坏仪器；③PTB 系列传感器的波特率、校验位、数据位、停止位设置为“9600 NONE 8 1”，无锡厂的DYC1 型传感器工作方式和PTB 系列传感器是一样的，所以也可以进行检定，只是型号、波特率、校验位、数据位、停止位要设置为“PTB330 2400 NONE 8 1”，并且要注意串口通讯线要换成适应DYC1 型传感器的线；④气压核查校验点选择3 个核查值，一般以当前环境气压作为基本校准点，以50 hPa 为核查值步距，上下各取一点为高压和低压校准点。

1.2 气温与湿度核查技术要点及注意事项

气温与湿度的核查一般是同时进行的。湿度和气温的核查仪器分别是JDS505 湿度发生器、RTC158 干体炉和TM-3022T（台式精密两通道 标准铂电阻温度表）。JDS505 湿度发生器采用分流法原理。主校验腔室由2 个腔体提供干气流和湿气流混合配比，一个腔体装满干燥剂，提供干气流；一个腔体有一定量的蒸馏水，提供饱和气流。同时配备内置与外置2 个高精度温湿度传感器，它有着极高的精度和稳定性，同时其数据也可直接显示在主屏幕上；精密两通道电阻温度表TM-3022T 标准铂电阻转换（支持气象的10 区11区的标准铂电阻），实现了对温度的直读；RTC158 干体炉用于测量均温块温度的传感器和温度显示器（可通过温度控制表），利用干体炉内均温块的均温作用来保证插入均温块的被校温度计与标准温度保持一致。将被校传感器放入恒温块中，热传导作用使被校传感器与恒温块达到温度平衡，即可进行校准。

核查前，将气温传感器从温湿传感器的套筒中抽出，插入干体炉的套管中（也可不抽出，插入套筒中），再将对应的气温线按照相同颜色一组接在TM-3022T上CH2的相同颜色接线柱上，打开干体炉和TM-3022T上的电源进行核查读数。读数时，每读一次被测传感器CH2 的数据，按*键转到标准传感器CH1 的数据，在1 min 均匀读取3 次CH1 的数据，记录好（重复3次操作，核查要求读3 组CH2 的值）。

将湿度传感器插入到湿度发生器的插口2 上，对应的湿度线接到湿度发生器背面的端子2 上。打开湿度发生器的电源键进行核查读数。核查时，首先点击显示屏左上角的“设置点”进行设置，一般取当前湿度为设置点，待数据稳定之后进行读数，读一次被测传感器即探头2 的数据，1 min 内均匀读3 次标准值，即外部基准湿度的值，将数据记录（重复3 次操作，核查要求读3 组探头2 的值）。

核查气温与湿度的过程中有如下值得强调的地方：①气温线接在TM-3022T 接线柱要拧紧，否则核查过程会出现线松导致没数据的情况；②按*键转换读取数据时要注意有时会出现按了但数据没转换过来的情况，所以有时需要按多次；③湿度发生器上一般以外部基准湿度为标准值，设置方法为点击“校准设置”“温度基准设置”，“显示的基准”选择“外部”；④当发现外部基准湿度与探头1 的数据偏差较大时，要进行标准值的修正，方法为点击“系统设置”“修正”，校准点选“3”，进行校准；⑤一般来说，湿度核查设置点设好以后需要20 min 稳定数据才能读数，核查时有时会出现很长时间才能稳定的情况，这时就要注意干燥剂是否失效，干燥剂变白说明已经失效，就要更换干燥剂；⑥干燥剂更换过程中要注意防止饱和蒸汽腔体内的蒸馏水外溢，可以先将蒸馏水用注射器吸出来。

1.3 风向核查要点及注意事项

风向核查采用JJE10 风向校验仪。JJE10 型风向检验仪主要用于各类风向传感器的定性定量测试，是集风向传感器的驱动控制、检测、显示于一体的新型检测设备。采用闭环原理的步进电机驱动方式，实现了自动化检验，操作过程中不需人工干预，保证了检验的一致性[2]。

首先，将被测传感器安装在校验台上，尾翼通过固定支架固定，连接好航空插头，打开校验仪主机进行核查。然后在校验仪主机上选择被测传感器的厂家型号，点击“置北”对传感器进行置北。置北完成点击“快速”进行固定风向点的核查。

在风向核查过程中，要注意以下几点：①要根据被测传感器的厂家型号选择好风座转接件和转接线；②传感器安装在风座转接件上时要完全贴合在上面，并且要拧紧传感器上的螺丝进行固定，否则会影响核查的结果；③核查无锡厂的传感器时要把指北针拔下来，否则会使校验台转不过去；④为了使操作简便，可以先手动将风向传感器上的指北标记对齐。

1.4 风速与起动风核查要点及注意事项

起动风与风速的核查仪器分别是JJE2 型风速检验仪和JJE3 型起动风速检验仪。JJE2 起动风速校验仪用于检测杯式风速传感器起动特性和风速特性，能够快速检测风速传感器的风杯、轴阻力等特性，方便检测维修；JJE3 风速校验仪主要用于各类风速传感器的定性定量测试，是集风速模拟、检测、显示于一体的专用杯式风速传感器检测设备。

起动风核查时，先将风速传感器安装在风筒中，连接好航插线，盖好风筒盖。打开风速控制器，调至起动风档，按下风速调节按钮，当听见一声“嘀”的长鸣表示可以读取起动风的示值（重复3 次）。

风速核查时，先将风速传感器的风杯取下，将传感器安装在校验台上，调节高度旋钮将橡胶管套在传感器上，连接好航插线。打开风速控制器的电源，调至风速档，调节风速调节旋钮至30.0 m/s，按下风速调节旋钮开始读数。

在风速与起动风核查过程中要注意以下几点：①根据传感器的不同类型选择不同的转接座和航插线，在风速控制器上调节风速仪选择按钮选择对应的档位；②风速核查时，要拧紧传感器上的螺丝固定在校验台上，否则容易出现晃动，影响数据的读取；③起动风的风筒要保持水平，要调节风筒下的螺丝使桶内的水平泡在中间，否则会影响数据的准确性；④风速上面的螺丝是反丝，不要扭反了；⑤拆解时压帽会特别紧，需要用到水管钳；⑥给轴承喷润滑液没有将轴承丢到润滑液里浸泡效果好；⑦将轴承上下对调有时会有意外惊喜，可有效降低起动风速；⑧润滑无效的风速轴承可以明显感觉到有磨损，阻力明显较大，需要更换轴承；⑨购买652 轴承进行更换，更换后明显感觉到阻力减小，核查值变小。

2 现场核查遇到的问题及解决办法[3]

2.1 气压传感器核查

问题一：设定一个校验值开始后，“控制状态”一直处于“控制中”，不能显示“完成”，标准器示值和PTB 系列值上不去或下不来，不能接近设定值，且一直在快速变化，不稳定，误差值也比较大，通常大于1 以上。可能是通气管未连接好而漏气，重新连接紧密即可。

问题二：核查示值误差大。可能气口被堵，疏通即可。

2.2 温度传感器核查

问题一：测完第一支后未关电源，测第二支时出现“CH2：----”，无数值显示。解决办法为断电关机重启。

问题二：CH2 显示超常值，如-800 多等。可能是某根线没接好，重新接好线即可。

2.3 湿度传感器核查

问题一：开机后白屏，无显示。原因为传感器接线顺序不对，重新接线即可。

问题二：关机重启后参数发生变化。疑似恢复出厂设置，按照核查规程重新正确设置参数即可。

2.4 风向传感器核查

问题一：不能置北，标准值大于360，且与测量值无法一致，或者标准值与测量值无法稳定，一直同时在变。一般是出现了仪器故障，不能维修时需报废。

2.5 风速传感器核查

起动风核查的不合格率极高。核查值偏大，一般都是轴承的问题，长时间使用导致轴承不够润滑，需要使用除锈润滑剂（dw-40 或者其他的）给轴承润滑和除锈，效果明显。若除锈后还不合格，可换轴承，换轴承后仍不合格，一般就直接报废了，无维修价值。起动风速核查符合要求的，才进行风速示值核查；起动风速不合格风速也视为不合格。

3 经验和思考

3.1 有关时间效率的经验

核查时应当考虑时间效率的问题。一般来说，湿度核查和起动风核查需要花费的时间是较多的，一般在20 min 左右，而其他的项目如气压、气温、风速、风向则花费的时间较少。又因为气温湿度一般是仪器核查，所以为使时间效率较高，可以按以下顺序进行核查：起动风、温湿度可以先接线核查，中间等待的时间可以进行气温、风向、气压的核查，最后再核查风速。

3.2 有关数据处理的经验

在核查中，对每个风速传感器进行了清洁、一般除锈、深度除锈3 种情况下的核查。一般来说，经过一般除锈后起动风比清洁下的情况要小，进行深度除锈后起动风比一般除锈情况下要小。这说明，导致起动风变大的一个主要原因就是传感器生锈。一般除锈时，要特别注意对传感器中间柱子的除锈工作，一般对其喷除锈剂然后静置一段时间，然后用毛巾和螺丝刀将绣除掉。深度除锈要对轴承进行深度的除锈，将轴承取下放置在装有除锈剂的杯子里一段时间，然后用毛巾擦拭干净。

3.3 几点思考

核查对市局备件的购买具有一定的指导意义，根据核查结果可知，湿度和风速传感器不合格率偏高，是需要更多购买的备件，否则会出现核查阶段传感器不够的情况；核查时要特别注意对原始文档的保存，县局送检过来时要注意保存好上一年的核查表，核查仪器时要注意规范填写纸质版的核查表，并及时填写好电子版的核查表，同时要善于整理归纳，要认真设计核查仪器的流转表，仔细填写，仪器的流转动向一目了然，对下一年的核查工作的开展具有很好的借鉴作用；要注意提醒县局保存好核查表及相关资料。