溫度與風(fēng)速對(duì)氣壓傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)影響的探討

王海軍 陳曦 蘇衡 韓艷祥

摘要：本文主要研究溫度與風(fēng)俗對(duì)氣壓傳感器現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的影響。文章為了研究校準(zhǔn)影響分析，建立溫度和風(fēng)俗影響氣壓傳感器校準(zhǔn)的影響實(shí)驗(yàn)分析，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，氣溫和風(fēng)速對(duì)于氣壓傳感裝置的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)都有重要的影響，同時(shí)在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)避開(kāi)最高氣溫和最低氣溫出現(xiàn)時(shí)段及外界風(fēng)速不大于5m/s時(shí)進(jìn)行氣壓現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，能夠確保氣壓傳感器的校準(zhǔn)有效。

關(guān)鍵詞：溫度;風(fēng)速;氣壓傳感裝置;校準(zhǔn)影響

氣象檢測(cè)是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展過(guò)程中的重要工作內(nèi)容，可對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展有非常重要的作用。而氣壓檢測(cè)模塊也是對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)的重要指標(biāo)。在現(xiàn)代化氣壓檢測(cè)工作實(shí)施中，采用氣壓傳感器裝置對(duì)氣壓進(jìn)行實(shí)際的檢測(cè)。而氣壓傳感器長(zhǎng)期在室外運(yùn)行，容易受到外界環(huán)境的影響，包括溫度和風(fēng)力等因素，從而造成了氣壓傳感器失準(zhǔn)現(xiàn)象。所以，相關(guān)氣象部門(mén)為確保氣壓傳感器檢測(cè)合理，定期需要做好對(duì)氣壓傳感器的校準(zhǔn)工作，而校準(zhǔn)工作展開(kāi)，更應(yīng)該注重對(duì)校準(zhǔn)環(huán)境進(jìn)行分析，因?yàn)橥饨鐪囟群惋L(fēng)速情況都容易對(duì)氣壓傳感裝置形成一定的影響。

1.氣壓傳感器的工作分析

氣壓傳感器是我國(guó)自動(dòng)氣象站的重要裝置，對(duì)于自動(dòng)氣象站的氣象檢測(cè)工作實(shí)施有非常良好的作用。在自動(dòng)氣象站進(jìn)行氣壓檢測(cè)中，氣壓傳感檢測(cè)裝置應(yīng)用十分關(guān)鍵，在其工作中主要利用硅電容傳感裝置。該裝置主要包括金屬薄片、硅膜、硅、玻璃以及真空腹組成。同時(shí)將整個(gè)傳感裝置的電路板附著在硅電容氣壓傳感器當(dāng)中，在其進(jìn)行氣壓檢測(cè)工作實(shí)施過(guò)程中，電平接口電路信號(hào)完成氣壓傳感器的信號(hào)采集分析，同時(shí)其裝置的應(yīng)用中可編程通訊擴(kuò)展電路完成信號(hào)變化，最后CPU完成檢測(cè)數(shù)據(jù)接收和分析等工作，完成氣壓傳感器的氣壓檢測(cè)工作。通過(guò)各項(xiàng)工作的良好展開(kāi)，確保氣壓傳感裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)用更加合理，也能夠最大程度上提升氣壓傳感的工作效果。

2.氣壓傳感器校準(zhǔn)試驗(yàn)建立

氣壓傳感器的校準(zhǔn)工作是氣象部門(mén)實(shí)施的氣壓檢測(cè)裝置校準(zhǔn)和檢測(cè)工作，確保氣壓傳感裝置能夠良好的進(jìn)入工作狀態(tài)。實(shí)際的氣壓校準(zhǔn)工作實(shí)施中，要求利用氣壓校準(zhǔn)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)分析，同時(shí)按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)。而本文主要研究風(fēng)速和溫度對(duì)氣壓傳感器校準(zhǔn)的影響，所以在本次試驗(yàn)中模擬了不同風(fēng)速和不同溫度狀態(tài)，同時(shí)建立氣壓現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)模型，以下是本次試驗(yàn)展開(kāi)的具體研究。

（1）氣壓現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)原型建立

在本次風(fēng)速和溫度對(duì)氣壓傳感器的檢測(cè)影響分析過(guò)程中，針對(duì)氣壓傳感裝置校準(zhǔn)原型進(jìn)行分析。在實(shí)際的試驗(yàn)校準(zhǔn)工作實(shí)施過(guò)程中，建立了現(xiàn)場(chǎng)氣壓現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置，校準(zhǔn)裝置主要包括壓力調(diào)節(jié)裝置、?????? 氣壓標(biāo)準(zhǔn)裝置和氣壓傳感裝置設(shè)計(jì)，采用膠管將三個(gè)裝置進(jìn)行連接。利用該裝置進(jìn)行氣壓傳感器的校準(zhǔn)工作。

校準(zhǔn)試驗(yàn)展開(kāi)中預(yù)熱15min后開(kāi)始對(duì)氣壓傳感裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，在實(shí)際的傳感裝置應(yīng)用過(guò)程中，氣壓校準(zhǔn)氣壓點(diǎn)的校準(zhǔn)順序?yàn)橛傻蛪旱礁邏海?正行程），再由高壓到低壓（反行程）。

（2）氣壓現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)計(jì)量分析

在本次氣壓傳感器校準(zhǔn)工作實(shí)施過(guò)程中，完成校準(zhǔn)工作還包括對(duì)傳感器的校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)量分析。一方面，在氣壓現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)工作實(shí)施過(guò)程中，包括對(duì)其測(cè)量范圍進(jìn)行確定，通過(guò)測(cè)量范圍確定，確保氣壓檢測(cè)符合實(shí)際情況標(biāo)準(zhǔn)。提升傳感器裝置的校準(zhǔn)精確性。本次澆筑計(jì)量工作中，其校準(zhǔn)計(jì)量范圍為500～1100hPa。另外一方面，在氣壓傳感器校準(zhǔn)工作實(shí)施過(guò)程中，主要是針對(duì)氣壓傳感器的工作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，在其檢測(cè)工作實(shí)施中，主要針對(duì)檢測(cè)誤差進(jìn)行分析，本次試驗(yàn)檢測(cè)實(shí)施過(guò)程中，其本身的檢測(cè)誤差控制分析也非常關(guān)鍵。實(shí)際的檢測(cè)工作中，其誤差控制范圍為±0.3hPa。另外，在本次試驗(yàn)展開(kāi)中，要求按照J(rèn)JG（氣象）001-2011《自動(dòng)氣象站氣壓傳感器檢定規(guī)程》規(guī)范進(jìn)行各項(xiàng)操作，也能夠確保檢測(cè)合理展開(kāi)，最大程度上提升檢測(cè)效果。

（3）試驗(yàn)內(nèi)容建立

本次試驗(yàn)展開(kāi)過(guò)程中，建立了氣溫22℃和氣溫32℃的模擬環(huán)境，同時(shí)風(fēng)速分別設(shè)置為> 5 m/s和≤5 m/s。試驗(yàn)總計(jì)包括20組，主要對(duì)比不同風(fēng)速和溫度條件下氣壓傳感裝置的檢測(cè)合格標(biāo)準(zhǔn)。以下是對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析。

3.氣壓傳感器校準(zhǔn)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析工作

3.1數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作

本次試驗(yàn)展開(kāi)過(guò)程中，主要針對(duì)氣溫和風(fēng)速兩種狀態(tài)下的氣壓傳感器校準(zhǔn)受到影響進(jìn)行分析，以下是具體的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析。

（1）溫度對(duì)氣壓傳感器校準(zhǔn)影響分析

溫度是影響到大氣環(huán)境的主要因素，在實(shí)際的大氣環(huán)境分析過(guò)程中，應(yīng)該注重對(duì)溫度因素進(jìn)行良好的管控，實(shí)際的溫度檢測(cè)工作實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)該注重對(duì)溫度檢測(cè)進(jìn)行有效的控制。實(shí)際的溫度檢測(cè)狀態(tài)分析中，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的研究，以下是對(duì)溫度變化數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

①在溫度為22℃時(shí)、風(fēng)速≤5m/s時(shí)。本次試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果顯示，22℃有12臺(tái)氣壓傳感器的校準(zhǔn)出現(xiàn)誤差，而溫度，屬于不合格的氣壓傳感裝置，其占比為總檢測(cè)裝置，不合格率占比為60%。

②在溫度為22℃時(shí)、風(fēng)速≤5m/s時(shí)，本次試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果顯示，有13臺(tái)氣壓傳感器的校準(zhǔn)出現(xiàn)誤差現(xiàn)象，屬于不合格的氣壓傳感裝置，其占比為總檢測(cè)裝置，不合格率占比為65%。

③在溫度區(qū)為32℃時(shí)、風(fēng)速>5m/s時(shí)，本次試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果顯示，有14臺(tái)氣壓傳感器的校準(zhǔn)出現(xiàn)誤差現(xiàn)象，屬于不合格的氣壓傳感裝置。

④在溫度區(qū)為32℃時(shí)、風(fēng)速>5m/s時(shí)，本次試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果顯示，有15臺(tái)氣壓傳感器的校準(zhǔn)出現(xiàn)誤差現(xiàn)象，屬于不合格的氣壓傳感裝置。

通過(guò)上述溫度對(duì)氣壓傳感器校準(zhǔn)影響的試驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度出現(xiàn)上升情況后，氣壓傳感器校準(zhǔn)出現(xiàn)誤差變化的情況開(kāi)始增多，有12臺(tái)開(kāi)始出現(xiàn)誤差現(xiàn)象。并且通過(guò)兩組數(shù)據(jù)的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)風(fēng)速大于>5m/s時(shí)，氣溫對(duì)于氣壓傳感器的影響更多，影響到氣壓傳感裝置的應(yīng)用效果。其中變化占比增加了5%左右。同時(shí)溫度上升之后，不合格氣壓傳感裝置的數(shù)量也隨之上升。

（2）風(fēng)速對(duì)氣壓傳感器校準(zhǔn)影響分析

風(fēng)速是指風(fēng)流動(dòng)的速度，而在一定區(qū)域內(nèi)大氣中的氣體流動(dòng)勢(shì)必會(huì)對(duì)大氣氣壓造成一定的影響。同時(shí)風(fēng)俗也會(huì)對(duì)氣壓傳感裝置的校準(zhǔn)工作形成一定的影響。而在本次氣壓傳感器裝置的校準(zhǔn)設(shè)計(jì)中。以下是氣溫條件下同條件下，不同風(fēng)速對(duì)氣壓校準(zhǔn)判定的影響。

①在本次試驗(yàn)中，針對(duì)溫度22℃狀態(tài)下的氣壓校準(zhǔn)裝置受到的影響進(jìn)行了分析，在試驗(yàn)展開(kāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)。風(fēng)速≤5m/s時(shí)，氣壓傳感裝置校準(zhǔn)出現(xiàn)了4臺(tái)誤判情況，說(shuō)明了風(fēng)速會(huì)對(duì)氣壓傳感裝置的校驗(yàn)造成了一定影響。

②在本次試驗(yàn)中，針對(duì)溫度22℃狀態(tài)下的氣壓校準(zhǔn)裝置受到的影響進(jìn)行了分析，在試驗(yàn)展開(kāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)。風(fēng)速>5m/s時(shí)，氣壓傳感裝置校準(zhǔn)出現(xiàn)了6臺(tái)誤判情況，說(shuō)明了風(fēng)速會(huì)對(duì)氣壓傳感裝置的校驗(yàn)造成了一定影響。同時(shí)風(fēng)俗增大，也造成了校驗(yàn)結(jié)果誤差增大現(xiàn)象[1]。

③在本次試驗(yàn)中，針對(duì)溫度32℃狀態(tài)下的氣壓校準(zhǔn)裝置受到的影響進(jìn)行了分析，在試驗(yàn)展開(kāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)。風(fēng)速≤5m/s時(shí)，氣壓傳感裝置校準(zhǔn)出現(xiàn)了3臺(tái)誤判情況，說(shuō)明了風(fēng)速會(huì)對(duì)氣壓傳感裝置的校驗(yàn)造成了一定影響。說(shuō)明了氣溫升高，氣壓傳感裝置在進(jìn)行校驗(yàn)判定工作實(shí)施中容易受到精度誤差影響。

④在本次試驗(yàn)中，針對(duì)溫度32℃狀態(tài)下的氣壓校準(zhǔn)裝置受到的影響進(jìn)行了分析，在試驗(yàn)展開(kāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)。風(fēng)速大于5m/s時(shí)，氣壓傳感裝置校準(zhǔn)出現(xiàn)了5臺(tái)誤判情況，說(shuō)明了風(fēng)俗和溫度同時(shí)升高，造成了氣壓傳感裝置校準(zhǔn)誤差問(wèn)題增多等問(wèn)題[2]。

3.2結(jié)論總結(jié)

通過(guò)上述兩種試驗(yàn)數(shù)據(jù)的得出以下結(jié)論

①當(dāng)溫度條件保持一定，風(fēng)速增大，會(huì)增加氣壓傳感器的校準(zhǔn)誤差，造成氣壓傳感器校準(zhǔn)實(shí)效問(wèn)題。

②當(dāng)風(fēng)速條件一定，溫度出現(xiàn)增大變化時(shí)，會(huì)增加氣壓傳感器的校準(zhǔn)誤差，造成氣壓傳感器校準(zhǔn)實(shí)效問(wèn)題。

③溫度和風(fēng)速環(huán)境都出現(xiàn)增大現(xiàn)象，通過(guò)試驗(yàn)表明，氣壓傳感器的校準(zhǔn)誤差也出現(xiàn)增大現(xiàn)象。

最后，通不過(guò)氣壓傳感器裝置誤差臺(tái)數(shù)對(duì)比分析而言，溫度因素對(duì)于氣壓傳感器裝置的校驗(yàn)精度影響比較大。如，在風(fēng)速一定條件下，氣溫變化，造成了10臺(tái)以上的氣壓傳感器裝置誤差。而在溫度一定條件下，風(fēng)速變化造成了10臺(tái)以?xún)?nèi)的氣壓傳感裝置誤差[3]。

結(jié)束語(yǔ)

本文筆者以具體試驗(yàn)分析風(fēng)速和溫度對(duì)氣壓傳感器校準(zhǔn)的影響。通過(guò)試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速和溫度對(duì)于氣壓傳感器的校準(zhǔn)都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。通過(guò)試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度低于22℃、風(fēng)速<5m/s，能夠減少環(huán)境因素對(duì)氣壓傳感器的校準(zhǔn)影響，更適合實(shí)施校準(zhǔn)工作。

參考文獻(xiàn)

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