自动气象站现场校准和传感器调整方法探讨

讨论在自动气象站现场校准中一些需要改进的校准方法和超差传感器的调整方法。在将近2年对74个自动气象站的温湿度传感器、风向风速传感器、气压传感器、雨量和蒸发传感器的现场校准中,不断改进校准方法,对超差传感器进行调整。结果表明:气温传感器和风向传感器的校准方法需要改进,湿度传感器、气压传感器、雨量和蒸发传感器超差时可进行适当调整,使传感器误差值达到最小。     

自动气象站蒸发传感器现场校准规范相关问题探讨

为了使自动气象站蒸发传感器现场校准规范更好的适用于实际工作,根据超声波蒸发传感器的特点、现场校准的工作经验和一些实验数据,发现并剖析了《自动气象站蒸发传感器检定规程》的不足,并在此基础上提出了增设重复性测量、最大允许误差应改为±(01 mm+15%×标准高度标称值)以及在校准操作方法中,应明确描述使用整块标准模块进行操作的几点修订意见,从而进一步完善了超声波蒸发传感器现场校准指标和方法,为新编的现场校准规范的编制提供依据。     

自动气象站蒸发示值重复性指标及校准方法研究

四川省气象自动站蒸发要素校准工作中示值波动过大的情况时有发生,误差时而满足校准规范要求,时而不满足规范要求,导致校准数据的重复性较差,面对这种情况,按照中国气象局监测网络司发行的自动气象站现场校准方法(试行),难以对测量系统计量性能指标的符合性做出判定。通过查阅JJF1001-2011《通用计量术语及定义》、JJF1126—2004《超声波测厚仪校准规范》等相关资料,得出规定测量系统的示值重复性即可解决这一技术难题,并且通过大量试验及工作经验得出了示值重复性指标及其校准方法,为自动站蒸发系统现场校准规范的制定提供了有力的理论依据。     

自动气象站风向测量系统现场校准方法改进的探讨

研究了一种现场校准自动气象站风向测量系统的方法,即静态三点测量法。目的在于解决目前对风向示值校准角度覆盖不全,即风向校准区间缺测问题。根据格雷码盘式风向传感器的风向值对应码的编码原理和规律,采用理论分析和实验对比的方式论证该校准方法有效性和可靠性。在对风向测量系统的现场校准中,该方法能够很好的解决现场风向校准的区间缺测问题,并且校准数据准确可靠,在现场实际运用中切实可行。对于现行的室内检定风向示值,也建议采用该方法。     

自动气象站数据采集器温度通道校准修正方法与不确定度评定

自动气象站数据采集器温度通道的采集处理性能直接影响温度测量数据准确性,利用最小二乘支持向量机(LSSVM:Least Squares Support Vector Machine)算法对一款区域站数据采集器温度通道校准数据系统误差进行拟合建模。基于该模型对校准结果进行修正,并对校准修正后温度通道的测量结果进行不确定度评估。经校准修正后,数据采集器温度通道测量误差均小于0.05℃,测量结果的不确定度为0.06℃,远小于修正前测量误差与不确定度,修正效果显著。该方法同样适用于其他型号的数据采集器,为自动站观测数据质量控制提供有效参考。     

HMP45D温湿传感器校准前后质量分析

对2011年陕西省气象计量检定所撤换回来的温湿度传感器,采取随机抽样的方式抽取30台,依据《自动气象站现场校准方法》对其分别校准,通过比对分析校准前后的数据,总结出:温度校准点的选择最少需要三点,即0o C、零下低温点、高温点;湿度传感器需缩短校准周期;对温湿传感器进行校准并对测量数据进行修正,才能提高测量精度。     

自动站现场校准配套方案的实施

根据自动站现场校准工作的需要,以自动站各要素传感器的现场校准工作为核心,面对实际工作中出现的具体问题,研究制定了整套的自动站现场校准配套方案。其中包括全省自动站管理方案,校准人员管理方案,数据记录及处理系统,各要素校准情况管理方案,解决现场校准数据上传的实施方案,更换配件管理方案,标准器使用管理方案,校准车辆管理方案。这些方案的实施使自动站现场校准工作从各方面得到较全面的管理,且从业务技术和方法上为校准工作提供了较精细的工作流程,保证了自动站现场较准工作的顺利进行。     

气温与风速对气压传感器现场校准的影响

为确保各要素观测数据的准确、可靠并具有可比性,须定期开展自动气象站校准。自动气象站现场校准不同于实验室的检定检测,受客观条件的影响,校准结果具有明显的不确定性,气压要素表现尤为明显。为了保证量值传递准确可靠,减小这种不确定性对校准结果造成的误判,对气压现场校准提出了改进方法。基于2012—2014年"移动气象计量检定校准核查技术集成"项目的实验资料,采用实验室检定和现场校准气压传感器对比的方法,找出现场校准中影响气压值变化的因素。结果表明:实验室检定合格的气压传感器在现场再次进行校准中有12.5%不合格。经研究试验,这种结果是由于现场校准时的环境因素影响造成,其主要影响因素为气温和风速。选择适当的校准时间,即避开最高气温和最低气温出现时段及外界风速不大于5 m/s时进行气压现场校准,能较好地减少气压传感器的测量误差,提高气压测量数据的准确性。     

自动气象站现场校准方法探讨

为确保各要素观测数据的准确、可靠并具有可比性,定期开展自动气象站校准是非常重要的。自动气象站现场校准不同于实验室的检定检测,受客观条件的影响,校准结果具有明显的不确定性。为了保证量值传递准确可靠,减小这种不确定性对校准结果造成的误判,对现场校准提出了改进方法。利用2004年至2006年山东省现场校准资料,采用对比方法分析了常规校准法与改进校准法校准误差的变化趋势。结果表明:按新的方法校准后,气温、湿度、气压传感器的校准误差分别减小0.1℃、1%和0.2hPa;地温传感器的超差数量由23.6%下降到5.2%。改进法减小自然环境对校准结果的影响,避免盲目更换传感器,弥补了常规法的不足。     

地面气温观测系统设计与实验研究

为提高大气温度测量的准确度,本文设计了一种新型地面气温观测系统并推导了相应的辐射误差修正方程。首先,利用计算流体动力学（CFD）方法对该测温系统进行结构优化设计以及辐射误差量化计算。然后,利用BP神经网络算法拟合可针对多变量变化的辐射误差修正方程。最后,以076B型强制通风测温仪器的测量值作为温度基准,验证该测温系统的测温精度。实验结果表明,该新型地面气温观测系统的测量值与基准温度的均方根误差（RMSE）和绝对误差（MAE）分别为0.031 ℃和0.041 ℃。     

自动气象站现场校准过程处理经验

结合鹿寨县气象局2013年自动气象站现场校准过程实例,从自动气象站现场校准前的准备工作、正点地面观测数据维护处理、自动气象站现场校准后续工作三个方面记录分析国家一般气象站地面测报员如何配合现场校准、如何处理现场校准期间异常数据,确保数据上传质量.     

自动气象站风速现场校准量值溯源及传递方法试验

现阶段自动气象站风速现场校准量值无法进行溯源,从而导致风速现场校准数据的准确性和可靠性得不到保证。究其原因,是由现行的现场校准方法和现场校准设备工作原理决定的。为了解决这一问题,使用"量传"风速传感器和叶轮风表进行中间数据传递,在校准时用叶轮风表作为校准的标准设备,并利用了三杯式风速传感器的线性特点,把台站风速传感器的现场校准量值溯源到了大型风洞皮托管上,并且通过大量试验证明了该方法的正确性,为新的自动气象站风速现场校准规范制定和校准设备的完善提供有力的理论依据。     

PTB220气压传感器的设置与校准

该文介绍PTB220数字气压传感器的工作原理,通过使用超级终端对气压传感器进行设置和校准,使超差的气压传感器误差控制在允许范围内,为自动气象站气压传感器的维修和校准提供参考。     

风向现场校准三点测量不确定度分析

基于风向传感器的静态三点校准方法,介绍自动气象站风向传感器校准结果的测量不确定度评定,目的是为保证风向传感器观测数据的准确、可靠和可信。依据《自动气象站风向现场校准方法》和JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》的要求,对风向的3个校准点分别设计10次重复试验,采用合并样本标准偏差的方法,进行A类不确定度评定。并分析校准过程中的B类不确定度来源,进行B类不确定度评定。最后将A类与B类不确定度合成,得到扩展不确定度。该评定方法对风向传感器校准结果可信度评定具有参考价值。     

温湿度传感器气温误差超差的技术处理

自动站校准中不合格传感器的技术处理，已被山西省气象局批准为立项课题，课题的主要工作就是找到各种超差传感器的处理方法及验证方法的有效性。笔者通过对2005年校准中不合格气温传感器的技术处理过程分析，首先为基层工作人员提供一种简单实用的操作方法。     

PTB220气压传感器模拟量调整方法

通过对PTB220气压传感器工作原理的分析与研究,利用超级终端技术、Keithley 2000数字多用表、线性方程,实现了超差气压传感器模拟量的调整,并解决了数字量调整影响模拟量输出的问题。从而避免了自动站采集器通道误差影响校准精度,保证自动站气压观测数据的准确性,进一步完善了超差气压传感器调整方法。     

前向散射能见度仪校准技术

基于前向散射能见度仪的工作原理、结构特点及使用环境,分析了前向散射能见度仪的测量误差来源、产生测量误差原因及误差模型,归纳了前向散射能见度仪出厂标定方法、标定参数及标定参数修正方法。为确保能见度观测数据具有准确性,并根据将来量值传递需要,在分析了能见度量值传递参数基础上,提出了前向散射能见度仪的实验室标定条件和方法,梳理了前向散射能见度仪现场光学装置校准、校准板校准及人工校准方法,为今后建立能见度量值传递体系和编写相关校准规范提供参考。     

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。     

RG13型雨量传感器测量结果的不确定度评定

国内民航机场主要使用的雨量观测设备为芬兰维萨拉公司生产的RG13型雨量传感器,为保证雨量测量数据的真实可靠,对其测量结果的不确定度分析很有必要。根据自动气象站现场校准方法,分别进行大雨强和小雨强的重复测试,并依据JJF1059.1-2012测量不确定度的评定与表示要求,进行A类不确定度评定。分析测量过程中的B类不确定度来源,进行B类评定,最终给出扩展不确定度。结果表明：在小雨强下,测量不确定度为U95=0.17mm,包含因子k=2。在大雨强下,测量不确定度为U95=0.16mm,包含因子k=2。该研究完善了雨量传感器的现场校准工作流程,对雨量传感器测量结果的可信度评定具有参考价值。     

蒸发传感器工作原理及性能比较

介绍了AG1-1型超声波式、AG2.0型超声波式、FFZ-01型数字式、ZQZ-DV型数字式4类E601B型蒸发传感器的工作原理、技术指标。通过对蒸发试验数据、累计蒸发量计算程序设计、故障率等综合对比分析,反映出不同蒸发传感器的仪器性能。新型蒸发传感器(AG2.0型、FFZ-01型、ZQZ-DV型)通过改善测量环境、完善程序处理、减少人工干预等措施,增强了恶劣天气条件下的抗干扰能力,使气象台站实时自动获得准确的蒸发数据成为现实,也为蒸发自动观测替代人工观测提供了试验数据支持。