GTS1型数字式电子探空仪基值测定过程中故障分析及处理

2010-08-15盖晓东王盛坤陈颖

黑龙江气象 2010年2期

关键词：探空仪阻值气压

盖晓东，王盛坤，陈颖

（黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨 150030）

GTS1型数字式电子探空仪基值测定过程中故障分析及处理

盖晓东，王盛坤，陈颖

（黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨 150030）

对探空仪施放前最重要的工作——基值测定中出现的问题及成因作出阐述，通过实例提出相应的应对措施，从而为各地在进行高空综合探测时提供参考。

电子探空仪；基值测定；分析及处理

1 引言

L波段（1）型高空气象探测系统是GFE（L）型雷达与GTS1数字式电子探空仪高空气象探测系统的简称。该系统具有自动化程度高，功能齐全，探测精度高等特点。与之配套的GTS1数字式电子探空仪具有采样速度快，体积小，重量轻，灵敏度高等特点。为了发挥该系统的先进性能，结合工作中积累的一些实际经验，针对一些故障及特殊情况提出了一些解决办法。

基值测定工作是对待施放探空仪是否合格的重要步骤。基值测定环境要求要稳定，避免阳光直射。探空仪和标准仪表都要充分感应，才能进行比较。GEF10型探空仪检定箱是为数字式探空仪的温度、湿度传感器在施放前与检定箱内温度、湿度的标准器进行对比而设计的综合性检测设备。该检测箱配有测量精度很高的热敏电阻和通风干、湿温度表，作为温度、湿度的标准器。

2 温度传感器的基值测定

⑴气温测量采用GPW2型棒状热敏电阻，在测量范围内（55～-90℃）,阻值限定在9～700 KΩ，阻体长10 mm，直径1 mm左右，表面有高反应率涂层，短波反射率优于93%，长波吸收率超过90%。温度传感器两头的连接金属线很细，在基测、装配、升球时要格外小心，触断温度传感器的金属线会造成温度感应器失灵，必须更换探空仪重做基测。

⑵打开电子探空仪的外包装，首先检查温度传感器是否断开，盒盖和智能板上的序列号是否一致，有没有错号。再检查传感器引线与支架接点是否有虚焊，如有应及时更换探空仪。温度传感器接通电源，天线对准探空仪，查看温度传感器应值是否稳定，不断跳变时应淘汰更换。

案例1：某次综合观测基值测定时，计算机终端始终显示温度为-90℃。经检查发现盒盖插头与检测室内插座虚连，经重新插拔后正常基测。

3 气压传感器的基值测定

⑴气压传感器采用PC24型硅阻压敏桥式压力传感器，由4个光刻硅电阻在不同压力下腔体发生变化，4个桥式电阻在硅片变形时反向变化。在工作范围（约1个大气压）内具有良好的弹性和重复性。GTS1型探空仪压力传感器采用湿度的比阻值法原理获取气压值，采用软硬件温度补偿法，补偿动态范围大、精度高、成本低、同时改善线性度。气压传感器和温度补偿传感器都直接安装在智能转换器的印刷电路板上。

⑵为了保持感应气压的稳定性，元件固定并封死。气压原件故障率很小，通常检查时不用将智能板和回答器取出。在天线对准探空仪的情况下基测，气压对比不合格先检查气压表读数，确认读数无误则更换探空仪。

⑶检测箱提供的气压显示值只作为相对湿度计算时气压修正用，不作为气压的标准。气压标准需用规范选用的气压测试仪表进行。

在进行温、湿度传感器对比时，计算机屏幕同时也录取了气压值，用该气压与标准仪表的气压值进行对比即可。

案例2：某次综合观测基值测定时，连续出现多个不同批次探空仪气压不合格。经检查发现基测箱SX3连线（基测箱与智能转换器连线）使用时间长，产生接插头处断裂，更换XS3连接线，正常基测。

1.4 统计学分析采用EpiData 3.0 版本进行数据的录入，使用双人双遍录入方法。采用SPSS 20.0统计软件进行统计学分析，计量资料采用表示，组间比较采用t检验。血清中sFlt-1/PLGF比值对子痫前期的诊断价值用ROC曲线分析，以α=0.05为检验水准，以P<0.05为差异有统计学意义。

4 湿度传感器的基值测定

⑴湿敏元件是一次性使用元件，出厂时置于密封的管内，取出后不能直接使用，在施放前必须老化并基测合格后方可施放。高湿老化在放球前1 h进行，时间要求达1 min以上，实践证明升湿阻值越大越好，达到800 KΩ左右元件合格率较高。注意：湿敏元件高湿老化时，如发现瓶底有结晶盐时，按配制方法向容器内加入适量蒸馏水。湿敏元件在高湿瓶中如发现升湿几分钟还达不到300 KΩ以上时，应检查湿敏元件插入专用插座的电极片中擦拭，擦净后重复老化即可。

⑵湿敏元件采用XGH-02型高分子弹性材料和按一定比例混合的吸湿材料，含有TX-100、三梨醇﹙张力辅助材料﹚、炭黑等成分的有机玻璃基片组成。炭黑等材料高湿时膨胀电阻值大，低湿时收缩电阻值小。湿度传感器阻值具有二元特性，与测量环境的温度、湿度都有关系。湿敏元件使用时互换性能好，出厂每瓶10个，同一批次2 000个左右都可互换。

⑶湿敏元件的阻值随时间变化也有漂移，因此在使用过程中采用比阻值来测量相对湿度。用某一相对湿度阻值做为参考，其它湿度的阻值与其相比。瓶内用于做比较的干燥剂为颗粒状硅胶，又叫变色硅胶，其相对湿度在3%或以下，利用硅干燥剂提供的湿度环境进行基测前老化降湿过程。干燥剂随着时间的推移，湿度平衡交换次数的增加其吸湿能力逐渐降低。为此要注意干燥剂是否失效，正常状态为蓝色，吸收水分渐渐变为紫红色，以颜色变浅作为判断的依据。建议湿度大的台站一星期更换二次，湿度小于30%的台站可半个月更换一次，剂量以不触及湿敏元件为准，通常保持瓶内的湿度在0%～3%之间。才能保证稳定后读的基值R0正确无误。

⑷湿敏元件在使用中要求一定的通风量，基测时必须放入盒盖内的插槽，炭黑膜层等感应材料是裸露的。从管内拿出或安装时切勿手摸触碰元件，污染炭黑膜层造成元件报废，实践证明用拇指和食指夹住湿敏元件的两则，中指顶住一端时拿出安装，既方便又不会划摸湿敏元件。

⑸将R0、T0数据输入计算机，数据不要输反。每箱仪器的湿敏元件与温、压传感器不一定能刚好配套使用，数据输入计算机时要仔细核对湿度元件D0～D5的系数，且记录下湿敏元件的生产批号或自编号。以便台站预审人员校对。

⑹湿敏元件老化和基测时不宜开启空调等设备，检测箱应避免太阳直晒或离热源太近。基测时雷达天线尽量对准探空仪，如遇湿敏元件基测不合格，在时间如允许的条件下，可重复升湿、降湿，提高元件的基测合格率。

⑺如果在多个湿度片老化后都不合格的情况下，先是更换不同批次的湿敏元件（工厂有时老化周期不到位就会造成一批次湿敏元件不合格），如不同批次的湿敏元件还不合格，也可使用备份基测箱基测，看是否是基测箱出现故障。

⑻湿球纱布包扎非常重要，包扎不当会影响基测顺利进行。正确方法为：将脱脂纱布剪成20X40 mm长方形状，包扎前将纱布沾上洁净水，使其完全湿润，纱布绕温度表表面转动11/3圈，且紧密贴住湿球表，用脱脂棉线将纱布在湿球温度表的凹陷处及底部扎紧，然后剪去底部多余纱布。

⑽湿度不合格时，不能打开基测箱门进行基测。基测不合格的原因主要有：①基测箱的开关是否放在基测位置，干湿表或连线是否损坏。②湿球纱布是否太脏，湿球纱布是否按规定时间更换。③干燥剂是否及时更换。④高湿老化时间不够。

案例3：某次综合观测基值测定时，相对湿度始终显示为99%或100%，无法基测。经检查发现干湿球引线接反，将干湿球引线对换后重焊，正常基测。