发布时间：2020-07-31所属分类：科技论文浏览：1次
摘 要： 摘要：近些年，我国的科学技术水平不断进步。为解决中国自动气象站铂电阻温度传感器在现场检定过程中出现温度数据读取异常的情况，从软件和硬件两方面分析了可能造成数据读取异常的故障原因。通过调整软件的质控阈值范围和测量铂电阻温度传感器的对地电阻两
摘要：近些年，我国的科学技术水平不断进步。为解决中国自动气象站铂电阻温度传感器在现场检定过程中出现温度数据读取异常的情况，从软件和硬件两方面分析了可能造成数据读取异常的故障原因。通过调整软件的质控阈值范围和测量铂电阻温度传感器的对地电阻两种方式判定，得出结论为被测铂电阻温度传感器的接地故障导致了信号干扰引起数据读取异常。分析了3种导致铂电阻温度传感器产生接地故障的情况，并提出修复故障的方法，故障修复后现场检定工作得以顺利进行。
关键词：铂电阻温度传感器;计量检定;信号干扰;接地电阻;屏蔽
引言
我国自动气象站地面观测中，温度的测量以铂电阻传感器为主。为了确保观测数据的准确、可靠，必须按照规程进行检定或校准。目前国内自动气象站的铂电阻传感器检定方式有实验室检定和现场检定两种。任何检定结果都存在不确定度，正确分析评估测量不确定度分量，得出的检定结果才更具有可信度。目前国内针对自动气象站铂电阻传感器测量不确定度的研究，进行铂电阻温度传感器检定结果的不确定度评定，但不同检定方式的不确定度对比的研究暂时还处于空白。通过对不同检定方式进行不确定度评定，对比分析不同检定方式的不确定度大小和不确定度来源，是研究和改进气象仪器计量检定方法的有效途径。
1不确定度的相关定义
测量不确定度是对测量结果的不可信程度，也可以理解为对测量结果有效性的怀疑程度。测量不确定度可用标准偏差的倍数或置信区间的半宽度表征。不确定度一般为两个分量即A类不确定度和B类不确定度。A类不确定度用对观测列进行统计分析的方法来评定，B类不确定度是用实验或者有关信息进行估计。
2铂电阻温度传感器检定方法
目前湖北省内国家级自动气象站使用的铂电阻温度传感器主要采用现场检定的方式，参照的检定规程是《JJG(气象)002-2015自动气象站铂电阻温度传感器检定规程》。现场检定方法采用比较法进行测量，将被测铂电阻温度传感器放在恒温槽中的均匀温度场内与标准器进行比较，通过被检传感器的测量误差检查传感器的计量性能。采用具有国家气象计量站颁发校准证书，型号为RCY-1A自校式铂电阻测温仪作为标准器，采用便携式干体炉作为测温槽，并在干体炉内装满95%浓度以上的乙醇作为传热介质。测量时将被测铂电阻温度计和标准铂电阻温度计同时插入便携式干体炉中，并使两支传感器的感温部位保持在同一水平面上，且两支温度计均应插入介质内足够的深度，以消除热传递对检定结果的影响。检定温度点的要求如表1所示。
本文来自：《气象科技》(双月刊)创刊于1973年，由中国气象科学研究院、北京市气象局、中国气象局气象探测中心、国家卫星气象中心及国家气象信息中心联合主办。报道大气科学和相关科学各领域的新理论、新方法和新技术，也刊载反映大气科学各领域发展水平的综合评述。报道内容包括：预报理论与方法、天气与气候分析、气候与全球变化、大气物理与大气化学、应用气象(城市与环境气象、人工影响天气、农业与生态气象等)、探测技术、信息技术及应用、防灾减灾等。
将干体炉设置到检定规程要求的检定温度点，当干体炉内传热介质的温度到达稳定，且两支传感器的读数也均保持稳定后开始读数，每隔30s读取一次标准温度传感器的读数和被测铂电阻温度传感器的读数，共读取4次。完成所有检定点的标准温度传感器和被测铂电阻温度传感器数据读取和数据处理后，即可得到检定结果。
3抗电磁干扰的应对措施
3.1正确接地
铂电阻测温系统的硬件主要包括铂电阻传感器、分采模块、通信模块和显示终端，正常情况下，自动气象站所有的仪器设备引入一个共同的地线，以避免雷击或电磁干扰。在进行铂电阻温度传感器的现场检定过程中，将干体炉与自动气象站的共同地线相连接，可以有效的避免干体炉引入的干扰。在处理我省出现的几起此类电磁干扰故障时发现，都是铂电阻测温系统中某一模块接地方式不正确或其他原因造成地线开路而导致，将铂电阻测温系统正确接地后，此类电磁干扰故障就排除。因此，正确接地可以有效避免电磁干扰的影响
3.2改变检定方式
防止电磁干扰的最好方式是做好电磁屏蔽工作，使铂电阻温度传感器与干扰源实现屏蔽和隔离。在现场检定过程中，由于现场情况复杂且受条件限制，有时无法实现电磁干扰有效屏蔽，从而造成检定数据的不准确或检定过程无法继续。若改变检定方式，将现场检定改为实验室内检定，可有效避免在现场检定时引入的不必要的电磁干扰，同时采取一些预防措施，例如不使用携带方便但引入电磁干扰源的干体炉，而使用屏蔽性能更好的恒温槽，或将铂电阻传感器的屏蔽线和恒温槽的地线相连等，能有效的消除电磁干扰的影响。
4数据显示故障修复
4.1屏蔽线悬空未接地
部分自动站的地温分采集器打开箱门后发现，所有地温传感器的屏蔽线均未安装接地，在机箱内处于悬空的状态。将悬空的屏蔽线全部接在地温分采集器的机箱接地柱上，并用万用表测量了接地柱的对地电阻，屏蔽线接好后，且对地电阻小于4Ω，再进行现场检定操作时，测报软件的数据读取恢复正常，检定工作得到恢复。
4.2屏蔽线被剪断
部分自动站的地温传感器出现过接线端口处屏蔽线全部被剪断的情况。将传感器电线末端剖开，找出屏蔽线并拉出足够的长度，接到地温分采集器的机箱接地柱上，并用万用表测量了接地柱的对地电阻，对地电阻小于4Ω，再进行现场检定操作时，测报软件的数据读取恢复正常，检定工作得到恢复。
4.3接线柱对地绝缘
部分自动站的传感器屏蔽线全部安装良好，但依然出现读数故障。经观察发现，机箱内所有铂电阻温度传感器的屏蔽线均通过螺母的拧压固定在地温分采集器机箱背板内的一根螺丝上，使该螺丝作为屏蔽线接地的接线柱使用。用万用表测量该接线柱的对地电阻后发现电阻值过大，无法达到接地效果。取下该接线柱的螺丝和螺母后检查发现，该螺丝和螺母接触的机箱背板处全部被油漆覆盖，形成绝缘效果，无法与大地形成通路。刮掉接线柱与机箱接触面的油漆直至露出机箱面板的金属部分，重新安装好接线柱和屏蔽线使其与金属部分接触，并再次万用表测量了接地柱的对地电阻，对地电阻小于4 Ω，再进行现场检定操作时，测报软件的数据读取恢复正常，检定工作得到恢复。
结语
电磁干扰按其传播途径，主要有沿电源线、信号线传播的传导干扰和向周围空间发射的辐射干扰。从抑制干扰源的角度来看，主要的抗干扰方法有屏蔽、接地和耦合这3种技术手段。现用自动气象站的温度采集系统为弱电路系统，主要的抗干扰方式为信号接地。所以当温度的观测数据出现读取异常时，首先要检查铂电阻温度传感器和采集器是否出现了接地故障。良好的接地不仅能避免铂电阻温度传感器在现场检定时出现数据读取异常的情况，在日常的观测工作中，也可以有效避免观测场周围电磁环境发生改变或引入干扰后，导致温度观测数据出现异常的情况。——论文作者：韦俊辉
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