PTB330/220系列气压传感器的调校方法

2021-10-15刘洪涛王延东

气象水文海洋仪器 2021年3期

刘洪涛，喻帆，王延东

(1.湖北省气象信息与技术保障中心，武汉 430074；2.神农架机场有限公司，神农架 442416)

0 引言

“十三五”时期，中国加快完善了综合气象观测系统，所有乡镇实现了自动气象站的全覆盖。庞大的自动气象站监测网，实现了气象要素全天候的连续动态实时监测，在气象防灾减灾和保障人民生产生活中发挥了重要作用。目前，在各级别自动气象站中，对气压的测量广泛采用的是芬兰维萨拉公司(VAISALA)的气压传感器，主要有PTB330/220/210等型号。为了确保气压传感器的量值准确，每年需对气压传感器进行检定。检定过程中，发现一些气压传感器出现了超差现象。由于气压传感器造价较高，如果仅仅因为示值误差超差就废弃使用，势必造成浪费。因此，研究气压传感器超差后的调校方法尤为重要，不仅可以延长气压传感器的使用寿命，亦可节约大量的保障经费。

1 气压传感器PTB330的调校

1.1 硬件设置与连接

PTB330气压传感器配有1个RS-232-C的串行接口[1]，其针脚定义如表1所示。

表1 PTB330针脚定义

准备1台配有RS-232串口的电脑，1台能提供10～30 V直流电压的直流稳压电源。普通的RS-232串口通信电缆不带电源线，因此需要自制1根RS-232串口连接线[2]，图1为RS-232连接示意图。

图1 RS-232连接示意图

1.2 PTB330调校实例

所有国家级自动气象站的气压传感器在实验室每年进行1次检定，以确保量值的准确性和可靠性。检定过程中，发现气压传感器出现超差现象时，可以进行调校。文章以1台超差的PTB330气压传感器为例，说明具体的调校方法。

按照中国气象局颁布的部门检定规程JJG(气象)001-2015《自动气象站气压传感器》，选用0.01级的数字气压计作为计量标准器，型号745-16B，测量范围500～1100 hPa，最大允许误差±0.1 hPa。环境温度保持在20 ℃±2 ℃，湿度小于85%RH。DYC1型气压传感器是江苏省无线电科学研究所生产的气压传感器，其内核与VAISALA的PTB330型气压传感器完全相同[3]。严格按照检定规程规定的检定步骤，对该气压传感器进行检定。

检定规程规定的气压传感器最大允许误差为±0.3 hPa，从检定结果可以看出，该气压传感器已超差，需要进行调校。

接通直流电源，运行超级终端软件Hyper Terminal(或者其他超级终端软件)，建立1个新的连接，进行通讯端口的参数设置。

Hyper Terminal软件上出现“>”提示符。在“>”提示符后输入“MPCP1 ?〈CR〉”，显示出厂前的参考值和修正值。

记录各气压点的参考值和修正值，计算出新的修正值ΔP2=ΔP1-ΔP0，其中ΔP1为7个气压点的示值误差，ΔP0为出厂前的修正值。计算出新的参考值P2=P1+ΔP2，其中P1为旧参考值(表2)。

表2 新参考值的计算 hPa

打开PTB330的盖子，按下主板上的“ADJ”按钮，红色LED灯亮，进入可调校模式。

PTB330提供了两种调校方式：一种是线性调校，一种是多点调校。多点调校使用起来较为方便，最多可以进行8个点的气压调校。

在“>”提示符后输入“MPCP1〈CR〉”，显示“Reading ?”，输入新的参考值“500.547”，键入回车“〈CR〉”后显示“Reference ?”，随后输入旧的参考值“500.13”，以此类推，分别输入7个气压点的新参考值和旧参考值。

各点的新参考值输入完毕后键入回车键“〈CR〉”，屏幕将显示新的修正值。可见，新的修正值已写进传感器。断开电源，新的修正值随之自动保存。

输入命令“CDATE”，设置重新调校后的日期。

调校完毕后重新进行检定。

调校后气压传感器的示值误差在最大允许误差范围内，因此该气压传感器可以重新投入使用。

2 气压传感器PTB220的调校

2.1 硬件连接

PTB220气压传感器有1个RS-232-C的串行接口，其针脚定义同PTB330一致。调校PTB220与调校PTB330的硬件连接相同。用内六角螺丝刀旋开PTB220盖子上的4只螺丝，打开盖子，里面有1排红色的组合开关S1。

通常SW4置于“OFF”，处于写保护状态，调校前将SW4开关置于“ON”，即可写入调校数据。PTB220也提供了两种调校方式：一种是线性调校，一种是多点调校。

2.2 PTB220调校实例

文章以1台超差的气压传感器为例，说明具体的多点调校方法。该气压传感器型号为PTB220，编号为Y1870092。

将SW4置于“ON”，启动超级终端软件Hyper Terminal，建立1个新的连接。首先进行通讯端口的参数设置，必须使用“LC OFF”和“MPC OFF”命令，使之前的线性修正值和多点修正值失效；然后输入“MPCI 1”命令，屏幕显示“reading?”之后键入“500”，键入回车“〈CR〉”后出现“correction?”，再输入500 hPa时的修正值；以此类推，直至7个气压点的修正值均完成输入，可使用“ESC”中止命令。

需要注意两点：一是输入修正值时应从气压传感器量程的最低点(500 hPa)开始，至量程的最高点(1100 hPa)结束，从低到高依次输入[4]；二是输入气压传感器的修正值，而非示值误差。

最后，输入“MPC ON”命令，屏幕将显示输入的各气压点的修正值。至此，PTB220气压传感器调校成功，输入“CALD”+当前的日期，记录调校的日期。

调校完成后，将SW4重新置于“OFF”。