大型蒸发自动观测校验中出现的线性测量误差及解决办法

滕学毅

长岛县气象局 山东 长岛265800

引言

2018年5月25日山东省气象局大探中心和烟台市气象局保障中心对长岛局的E-601B大型蒸发进行了现场校验。发现蒸发数值存在误差，而且误差值明显超过规定的标准。误差呈现明显的线性，即越低的水位，误差越大，而且无法通过软件进行修复或校正，即使对仪器进行中心校正和旋转，也无法明显减小误差，建议更换新的探测仪器。但这样既要花钱购买，而且在新设备来之前，采集到的错误数据将影响数据的正确性和可用性。经过仔细分析误差可能出现的各种原因，进行各种尝试，最终找到原因并解决了问题。

1 大型蒸发现场校验出现明显误差

山东省气象局大探中心和烟台市气象局保障中心对长岛局的E-601B大型蒸发进行了现场校验。通过利用校准器件对大型蒸发探测仪器的20、40、60、80四个水位探测数据进行现场检测，发现蒸发数据均出现误差，误差率分别达到3.5%，2.0%，1.5%和0.5%，前面两个蒸发误差率均明显超过中国气象局对于大型蒸发水位误差率的规定标准，从误差率的变化看，呈现明显的线性，即越低的水位，误差越大。立即对仪器进行了检查，仪器底座是水平的，然后，对仪器进行了中心定位和旋转，都正常，但误差仍然存在，而且误差率并没有变化。而且也无法通过软件进行修复或校正。检测人员认为是仪器本身出现了探测误差，建议更换新的探测仪器。但这样既要花钱，时间又来不及，还影响数据的正确性和可用性。

2 通过原理找原因

对于出现的误差，心有不甘，毕竟大型蒸发在长岛使用的时间短，而且按规定进行维护，如果开始安装的时候仪器没有问题，短时间内仪器本身出现问题的可能性比较小。

察看仪器的原理和说明得知，大型蒸发自动观测使用的是微波探测的原理，出现误差最大的可能性是探测仪器设备本身出现问题，主要是仪器性能退化，产生了不可逆的误差。但从原理和安装要求来看，也有别的可能性。即其它的因素影响了探测数据，而仪器本身并没有大的问题。

于是拆解仪器，重新进行逐个检查、安装，包括测量底座水平、底座上缘水平、仪器中心定位、仪器自身水平。经过反复安装、检测，发现仪器的底座上缘有一定的粗糙度，虽然符合标准，但没有达到最佳，放置上仪器，进行旋转中心定位后，测试水平的水泡没有超出中心位置的边线，仍然有一丁点的平衡偏差，但量非常小(图1和图2)。经过与检测人员进行讨论，有的认为，这种情况不影响正常使用，误差来源于仪器本身，我个人认为，应该把诸事做到最好，最后再下结论。经过反复调整，利用固定螺丝，强制把水平气泡调整到最中间的位置。最终再进行四个水位的标准测试，仍然有误差，但所有误差都达到国家要求的标准，一次性通过。

(图1 和图2 ，大型蒸发底座顶端略有粗糙，水平度不是最佳，但在合理范围内)

3 共同探讨，还原误差真实原因

问题解决后，给我们带来了巨大的反思。

有些常见问题易被忽略，看似简单的问题没有解决，最终会导致出现大的麻烦。通常情况下，微量的偏差并不影响正常探测数据的正确性，不会带来超量的误差，往往就会被常规性的理解所忽略，但这并不能说明所有的情况下细微的偏差都是这样的，往往小概率的个体事件能够影响仪器的可用性和数据的准确性。所以，仪器在安装时，必须要对每个组件进行单独调整，而且要多方向测量，使所有组件都达到安装的最佳状态。大型蒸发的底座要根据自带的水平气泡调整，探测仪器本身没有自带显示水平的组件，其水平要单独使用水平仪来调整(图3和图4)，并最终使整体水平。不能认为仪器一定是标准和合格的，就常识性的认为底座水平了，仪器一定会水平。找到误差产生的真正原因，就顺利地解决了问题，挽救了仪器、节省了时间、节约了资金，保证了数据的准确性和可用性。

(图3 和图4 ，要多方向测量仪器的水平，使仪器整体水平)

所有的工作都要尽量做到最好，从而减少出现误差，甚至是失败的概率。

线性误差的出现，极可能是由于仪器微量的倾斜造成的仪器探测中心到探测水面的距离延长，从而导致水位越低，误差越大的最根本原因，与仪器本身的性能无关。

虽然制作仪器本身材料质量较好，配件也可以到达要求(底座顶端和仪器内壁)，但每个零件的质量偏差叠加到一起后，可能会放大零件质量偏差，从而导致探测误差率增大，超过规定的标准，使数据失真。