温度和风速对湿度传感器动态特性的影响

研究温度和风速对湿度传感器动态特性的影响.利用湿度传感器动态特性校准装置在不同的温度和风速条件下对湿度传感器的动态特性进行了测试,分别运用图解法、湿度变化法和非线性最小二乘法计算了湿度传感器在不同温度和风速条件下的阶跃响应的时间常数.计算结果表明:在15～30℃温度范围内,随着温度的升高,湿度传感器时间常数变小;在0～4 m/s风速范围内,随着风速的变大,其时间常数变小.在进行湿度传感器的动态特性评价时必须考虑温度和风速的影响.     

高精度温度采集系统设计

针对高精度温度采集的需求,设计了一个以低功耗单片机MSP430F149作为核心处理器,以PT100铂电阻为传感器的温度采集系统。为了提高系统的复用性,采用精密电阻法,从硬件设计上消除了恒流源电流漂移以及A/D转换电路参考电压精度对温度测量数据的影响。重点描述了系统设计方案,详细说明了恒流源选择的原则、电流偏差的消除以及AD7792转换器的操作步骤。实验结果表明,温度测量精度优于0.1 ℃。对比试验表明,系统稳定性良好,已应用于业务产品中。     

软科学与硬科学

什么是“软科学”和“硬科学”呢?简单地说,人们把工程技术称为“硬科学”,把现代管理科学称为“软科学”.举个例子说:电子计算机是由“硬件”和“软件”两大部分组成的,其中计算机的各种设备部件称为“硬件”,程序系统称为“软件”.“硬科学”与“软科学”就是借用计算机的“硬件”和“软件”的名称引申而来的.     

基于M16C单片机的温度测量计

研制了一种模块化设计的瑞萨系列单片机实验系统.系统采用集成度高的温度传感器,运用模块化设计完成了基于16位单片机(M3062LFGPGP)的数字式温度计设计,同时在处理温度数据时运用一种新算法,温度精度通过主控模块软件和温度硬件校正处理得到提高.根据传统设计原理,结合瑞萨单片机M3062LFGPGP特点,系统将A/D转换模块和万年历模块集中于主控模块,实现了用软件编程替代A/D模块、万年历硬件模块的新型设计.设计需要模块仅为主控模块、温度模块和显示模块,能够显示当前环境温度以及年、月、日、星期、时、分、秒.此设计可以大大降低系统功耗,减少硬件设计错误,提高系统的稳定性,计时准确,显示清晰,具有较高的应用价值.     

自动气象站气压传感器现场校准方法

为保证自动气象站现场校准气压传感器具有可比性,了解气压标准器的温度特性,在常压下模拟不同环境温度对气压标准器进行了实验.利用2005～2007年山东省现场校准资料,采用对比方法分析了气压校准误差的变化趋势.结果表明:无论温度的升高或降低,气压标准器的显示数值都有增大的趋势,从而产生0.10～0.28 hPa的附加误差,造成对气压传感器计量性能的误判.研究新的校准方法,减小或消除附加误差对气压校准结果的影响.在实际运用中切实可行.     

一种新型热敏电阻温度元件

本文介绍的一种适用于探空仪用的新型杆状热敏电阻温度元件,是由铜锰镍铁氧化物烧结而成的。与七型探空仪温度元件相比,具有灵敏度适中,阻值稳定性好,阻体强度较高等优点。并对新元件校准曲线的特性及校准计算方法做了较详细的介绍。     

基于CC2530的智能温度传感器节点设计

采用TI公司生产的ZigBee芯片CC2530作为主控芯片和通讯芯片,将铂电阻PT100作为温度传感器,在TI公司的Z-Stack协议栈的基础上进行采集、传输和管理等软件运行程序的编写,实现了对温度要素的采集和无线传输。硬件电路的设计和软件程序的编写充分考虑了低功耗、高可靠性的设计。整个温度传感器采用锂电池进行供电,使用太阳能电池板给锂电池进行充电,可独立在户外环境下长时间稳定运行。     

无线铂电阻温度传感器测试系统

为实现对铂电阻温度传感器的自动测试,设计了基于ZigBee的铂电阻的测试系统.多个高精度微型铂电阻测试节点组网后把测试数据通过汇聚节点传输到计算机.在Windows的开发平台下,利用Delphi7.0+SQL Server2000技术进行软件研发,实现了铂电阻数据的自动采集、处理、传输、管理、性能评判等功能为一体的自动化测试系统,解决了传统测试系统需要大量布线的问题,提高了铂电阻温度传感器测试效率.     

基于Keithley 2000实现多路地温传感器数据采集

利用VB环境下的串行通信控件,借助于Keithley 2000多路扫描卡,实现Keithley 2000数字多用表与计算机的串行通信及4线电阻测量方式下10路地温传感器数据自动化批量采集,从而解决自动站铂电阻温度传感器室内校准中依靠自动站采集器存在通道误差、校准精度不高的问题。业务应用表明:使用该系统校准地温传感器,具有检定结果精度高、数据刷新快捷等优点,提高了工作效率。     

多种下垫面红外遥感地温观测校准系统的设计与实现

介绍了深圳市气象局设计的多种下垫面红外遥感地温观测校准系统的设计和实现。该系统通过铂电阻地温表和红外遥感温度传感器进行相互校验,实现了主从式综合采集系统的同步观测和采集。实验数据表明:红外遥感地温观测校准系统可以对红外遥感传感器进行校准,并实现对下垫面地温的准确测量,同时可获得有效的不同下垫面的发射率系数,该系数对于卫星遥感的地表温度测量很关键。实验还发现对直接地温测量的铂电阻表面进行相同材质覆盖后,测量结果与红外测量结果几乎一致。     

双套自动站地面温度观测数据差异分析

通过对陕西省7个国家气象站2014年新、旧双套自动站逐小时地面温度对比差值进行分析,发现利用现有观测方法和观测设备,地面温度观测值误差较大,数据一致率仅有93.67%,而超差率高达35.70%,且白天误差更为明显。通过对可能影响地面温度观测值的因素进行深入分析,并结合试验结果,得出太阳辐射强度对地面温度观测差值的影响不大,而观测场土质、观测方法、传感器维护以及设备型号与其有密切关系。建议采用采样面积更大的观测设备或观测方法替代现有单支铂电阻直埋观测法。     

国家一般气象站自动站月报表预审经验谈

山西省临汾市有6个县（市）气象局均采用的是天津气象仪器厂生产的DZZ2型自动气象采集设备,该自动气象采集设备地温的采集由温度采集器和通信控制器2部分组成,其传感元件为PT100型温度传感器,可同时将采集到的12路浅层地温及深层地温温度数据通过地温变送器传送到主采集器中。本例故障从地温传感器（PT100铂电阻）的测温工作原理、其阻值以及采集原理,地温变送器的组成及接线方式人手,进行了详细分析。用万用表对传感器阻值进行测量、判断,继而排除故障。     

铂电阻地温传感器检定不确定度评定

为确保铂电阻地温传感器观测数据的准确、可靠并具有可比性,定期开展对地温传感器的检定是非常重要的。通过检定将地温传感器系统误差控制在允许范围内,并对检定结果进行不确定度评定,是考察检定结果可信程度的重要步骤。本文依据《JJG(气象)002-2015自动气象站温度传感器》和《JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示》的要求,设计10次重复性试验,分析检定过程中的不确定度来源,并对不同的不确定度来源进行A类和B类不确定度评定,此评定方法对自动气象站地温检定结果可信度评估具有指导意义。     

中国冬季气温对ENSO的非线性响应特征

运用一双排套装的非线性神经网络统计模型,讨论了中国冬季气温对ENSO事件的非线性响应特征。结果表明,响应具有较明显的非线性特征,且这种非线性主要表现在振荡强度的差异上,即气温对El Nino事件的响应程度强于对La Nina事件的响应。El Nino位相下,气温的正距平中心主要出现在东北、江淮、福建以及新疆南部;La Nina位相下,上述地区气温出现负距平中心,但振荡强度较弱。气温对ENSO的响应可分为线性响应部分和非线性响应部分,其中非线性响应解释的方差约占线性响应的2/5,因此非线性响应的作用不可忽视。     

基于Pt100铂电阻的无线地温测温系统设计

针对气象观测现有的Pt100铂电阻地温传感器存在线缆复杂,维护和更换不便的问题,设计了1种无线地温测温系统。该系统以恒流源对4线制Pt100铂电阻进行测温,并对测温信号进行滤波和放大,以内部集成A/D转换功能的STC12C5A60S2单片机为控制芯片,以nRF905芯片作为无线收发模块。该测温系统通过无线传输数据的方式,有效的减少了现有自动气象站的地温观测的线缆长度和复杂度,使地温传感器的维护、更换和现场检定工作更加便利。该系统为传感器配置使用了LCD1602液晶显示屏进行温度显示,使测温系统能够进行无线传输的同时,发射端也可作为独立的温度计使用。     

Three-Dimensional Structure of Optimal Nonlinear Excitation for Decadal Variability of the Thermohaline Circulation

The decadal variability of the North Atlantic thermohaline circulation（THC） is investigated within a three-dimensional ocean circulation model using the conditional nonlinear optimal perturbation method. The results show that the optimal initial perturbations of temperature and salinity exciting the strongest decadal THC variations have similar structures： the perturbations are mainly in the northwestern basin at a depth ranging from 1500 to 3000 m. These temperature and salinity perturbations act as the optimal precursors for future modifications of the THC, highlighting the importance of observations in the northwestern basin to monitor the variations of temperature and salinity at depth. The decadal THC variation in the nonlinear model initialized by the optimal salinity perturbations is much stronger than that caused by the optimal temperature perturbations, indicating that salinity variations might play a relatively important role in exciting the decadal THC variability. Moreover, the decadal THC variations in the tangent linear and nonlinear models show remarkably different characteristics, suggesting the importance of nonlinear processes in the decadal variability of the THC.     

天津地区用电量与气温的非线性响应关系研究

利用门限回归模型和非线性滑动回归模型,分析天津市2014-2019年日用电量和气温之间的非线性关系,并计算得到不同响应关系下的阈值气温。结果表明：天津地区的阈值气温在不同响应关系下存在明显差异,在"V"型非线性响应关系下,阈值气温为18.8℃,在"U"型响应关系下,线性不对称模型的舒适区范围为12.3-23.4℃,非线性模型的舒适区范围为13.7-21.7℃;对比不同模型的预测效果,认为"U"型优于"V"型模型,非线性模型优于线性模型。对阈值气温的影响要素分析表明,相对湿度对舒适区与冷却区的阈值气温影响较大,阈值气温在相对湿度为30%-50%时较相对湿度为50%-70%时偏大2.2℃,相比之下,相对湿度对舒适区与加热区的阈值气温影响不大;天津地区阈值气温会随时间发生明显变化,2002-2005年的舒适区范围较2014-2019年偏大1.4℃。在实践应用中,应根据模型的需求,并充分考虑相对湿度和时间变化的影响选择阈值气温,从而提升用电量预测的准确率。     

Nonlinearity Modulating Intensities and Spatial Structures of Central Pacific and Eastern Pacific El Nio Events

This paper compares data from linearized and nonlinear Zebiak–Cane model, as constrained by observed sea surface temperature anomaly(SSTA), in simulating central Pacific(CP) and eastern Pacific(EP) El Nio. The difference between the temperature advections(determined by subtracting those of the linearized model from those of the nonlinear model),referred to here as the nonlinearly induced temperature advection change(NTA), is analyzed. The results demonstrate that the NTA records warming in the central equatorial Pacific during CP El Nio and makes fewer contributions to the structural distinctions of the CP El Nio, whereas it records warming in the eastern equatorial Pacific during EP El Nio, and thus significantly promotes EP El Nio during El Nio–type selection. The NTA for CP and EP El Nio varies in its amplitude,and is smaller in CP El Nio than it is in EP El Nio. These results demonstrate that CP El Nio are weakly modulated by small intensities of NTA, and may be controlled by weak nonlinearity; whereas, EP El Nio are significantly enhanced by large amplitudes of NTA, and are therefore likely to be modulated by relatively strong nonlinearity. These data could explain why CP El Nio are weaker than EP El Nio. Because the NTA for CP and EP El Nio differs in spatial structures and intensities, as well as their roles within different El Nio modes, the diversity of El Nio may be closely related to changes in the nonlinear characteristics of the tropical Pacific.