劉洪濤，喻 帆，王延東

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

0 引言

“十三五”時期，中國加快完善了綜合氣象觀測系統(tǒng)，所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)實現(xiàn)了自動氣象站的全覆蓋。龐大的自動氣象站監(jiān)測網(wǎng)，實現(xiàn)了氣象要素全天候的連續(xù)動態(tài)實時監(jiān)測，在氣象防災減災和保障人民生產(chǎn)生活中發(fā)揮了重要作用。目前，在各級別自動氣象站中，對氣壓的測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。為了確保氣壓傳感器的量值準確，每年需對氣壓傳感器進行檢定。檢定過程中，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較高，如果僅僅因為示值誤差超差就廢棄使用，勢必造成浪費。因此，研究氣壓傳感器超差后的調校方法尤為重要，不僅可以延長氣壓傳感器的使用壽命，亦可節(jié)約大量的保障經(jīng)費。

1 氣壓傳感器PTB330的調校

1.1 硬件設置與連接

PTB330氣壓傳感器配有1個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

準備1臺配有RS-232串口的電腦，1臺能提供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調校實例

所有國家級自動氣象站的氣壓傳感器在實驗室每年進行1次檢定，以確保量值的準確性和可靠性。檢定過程中，發(fā)現(xiàn)氣壓傳感器出現(xiàn)超差現(xiàn)象時，可以進行調校。文章以1臺超差的PTB330氣壓傳感器為例，說明具體的調校方法。

按照中國氣象局頒布的部門檢定規(guī)程JJG(氣象)001-2015《自動氣象站氣壓傳感器》，選用0.01級的數(shù)字氣壓計作為計量標準器，型號745-16B，測量范圍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線電科學研究所生產(chǎn)的氣壓傳感器，其內核與VAISALA的PTB330型氣壓傳感器完全相同[3]。嚴格按照檢定規(guī)程規(guī)定的檢定步驟，對該氣壓傳感器進行檢定。

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

接通直流電源，運行超級終端軟件Hyper Terminal(或者其他超級終端軟件)，建立1個新的連接，進行通訊端口的參數(shù)設置。

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。

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

表2 新參考值的計算 hPa

打開PTB330的蓋子，按下主板上的“ADJ”按鈕，紅色LED燈亮，進入可調校模式。

PTB330提供了兩種調校方式：一種是線性調校，一種是多點調校。多點調校使用起來較為方便，最多可以進行8個點的氣壓調校。

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個氣壓點的新參考值和舊參考值。

各點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?？梢?，新的修正值已寫進傳感器。斷開電源，新的修正值隨之自動保存。

輸入命令“CDATE”，設置重新調校后的日期。

調校完畢后重新進行檢定。

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

2 氣壓傳感器PTB220的調校

2.1 硬件連接

PTB220氣壓傳感器有1個RS-232-C的串行接口，其針腳定義同PTB330一致。調校PTB220與調校PTB330的硬件連接相同。用內六角螺絲刀旋開PTB220蓋子上的4只螺絲，打開蓋子，里面有1排紅色的組合開關S1。

通常SW4置于“OFF”，處于寫保護狀態(tài)，調校前將SW4開關置于“ON”，即可寫入調校數(shù)據(jù)。PTB220也提供了兩種調校方式：一種是線性調校，一種是多點調校。

2.2 PTB220調校實例

文章以1臺超差的氣壓傳感器為例，說明具體的多點調校方法。該氣壓傳感器型號為PTB220，編號為Y1870092。

將SW4置于“ON”，啟動超級終端軟件Hyper Terminal，建立1個新的連接。首先進行通訊端口的參數(shù)設置，必須使用“LC OFF”和“MPC OFF”命令，使之前的線性修正值和多點修正值失效；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時的修正值；以此類推，直至7個氣壓點的修正值均完成輸入，可使用“ESC”中止命令。

需要注意兩點：一是輸入修正值時應從氣壓傳感器量程的最低點(500 hPa)開始，至量程的最高點(1100 hPa)結束，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的修正值。至此，PTB220氣壓傳感器調校成功，輸入“CALD”+當前的日期，記錄調校的日期。

調校完成后，將SW4重新置于“OFF”。

3 結束語

PTB330和PTB220氣壓傳感器廣泛使用于自動氣象站，隨著自動氣象站的多年運行，氣壓傳感器會出現(xiàn)超差的現(xiàn)象。通過對超差的氣壓傳感器進行調校，可以對示值誤差進行修正，不僅保證了氣壓傳感器測量數(shù)據(jù)的準確性，而且延長了氣壓傳感器的使用壽命，從而降低了自動氣象站的維護成本，具有明顯的經(jīng)濟效益。