GTS1型數(shù)字式電子探空儀基值測定過程中故障分析及處理

蓋曉東，王盛坤，陳穎

（黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱 150030）

GTS1型數(shù)字式電子探空儀基值測定過程中故障分析及處理

蓋曉東，王盛坤，陳穎

（黑龍江省氣象臺，黑龍江哈爾濱 150030）

對探空儀施放前最重要的工作——基值測定中出現(xiàn)的問題及成因作出闡述，通過實例提出相應(yīng)的應(yīng)對措施，從而為各地在進(jìn)行高空綜合探測時提供參考。

電子探空儀；基值測定；分析及處理

1 引言

L波段（1）型高空氣象探測系統(tǒng)是GFE（L）型雷達(dá)與GTS1數(shù)字式電子探空儀高空氣象探測系統(tǒng)的簡稱。該系統(tǒng)具有自動化程度高，功能齊全，探測精度高等特點。與之配套的GTS1數(shù)字式電子探空儀具有采樣速度快，體積小，重量輕，靈敏度高等特點。為了發(fā)揮該系統(tǒng)的先進(jìn)性能，結(jié)合工作中積累的一些實際經(jīng)驗，針對一些故障及特殊情況提出了一些解決辦法。

基值測定工作是對待施放探空儀是否合格的重要步驟?；禍y定環(huán)境要求要穩(wěn)定，避免陽光直射。探空儀和標(biāo)準(zhǔn)儀表都要充分感應(yīng)，才能進(jìn)行比較。GEF10型探空儀檢定箱是為數(shù)字式探空儀的溫度、濕度傳感器在施放前與檢定箱內(nèi)溫度、濕度的標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行對比而設(shè)計的綜合性檢測設(shè)備。該檢測箱配有測量精度很高的熱敏電阻和通風(fēng)干、濕溫度表，作為溫度、濕度的標(biāo)準(zhǔn)器。

2 溫度傳感器的基值測定

⑴氣溫測量采用GPW2型棒狀熱敏電阻，在測量范圍內(nèi)（55～-90℃）,阻值限定在9～700 KΩ，阻體長10 mm，直徑1 mm左右，表面有高反應(yīng)率涂層，短波反射率優(yōu)于93%，長波吸收率超過90%。溫度傳感器兩頭的連接金屬線很細(xì)，在基測、裝配、升球時要格外小心，觸斷溫度傳感器的金屬線會造成溫度感應(yīng)器失靈，必須更換探空儀重做基測。

⑵打開電子探空儀的外包裝，首先檢查溫度傳感器是否斷開，盒蓋和智能板上的序列號是否一致，有沒有錯號。再檢查傳感器引線與支架接點是否有虛焊，如有應(yīng)及時更換探空儀。溫度傳感器接通電源，天線對準(zhǔn)探空儀，查看溫度傳感器應(yīng)值是否穩(wěn)定，不斷跳變時應(yīng)淘汰更換。

案例1：某次綜合觀測基值測定時，計算機(jī)終端始終顯示溫度為-90℃。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)盒蓋插頭與檢測室內(nèi)插座虛連，經(jīng)重新插拔后正?；鶞y。

3 氣壓傳感器的基值測定

⑴氣壓傳感器采用PC24型硅阻壓敏橋式壓力傳感器，由4個光刻硅電阻在不同壓力下腔體發(fā)生變化，4個橋式電阻在硅片變形時反向變化。在工作范圍（約1個大氣壓）內(nèi)具有良好的彈性和重復(fù)性。GTS1型探空儀壓力傳感器采用濕度的比阻值法原理獲取氣壓值，采用軟硬件溫度補(bǔ)償法，補(bǔ)償動態(tài)范圍大、精度高、成本低、同時改善線性度。氣壓傳感器和溫度補(bǔ)償傳感器都直接安裝在智能轉(zhuǎn)換器的印刷電路板上。

⑵為了保持感應(yīng)氣壓的穩(wěn)定性，元件固定并封死。氣壓原件故障率很小，通常檢查時不用將智能板和回答器取出。在天線對準(zhǔn)探空儀的情況下基測，氣壓對比不合格先檢查氣壓表讀數(shù)，確認(rèn)讀數(shù)無誤則更換探空儀。

⑶檢測箱提供的氣壓顯示值只作為相對濕度計算時氣壓修正用，不作為氣壓的標(biāo)準(zhǔn)。氣壓標(biāo)準(zhǔn)需用規(guī)范選用的氣壓測試儀表進(jìn)行。

在進(jìn)行溫、濕度傳感器對比時，計算機(jī)屏幕同時也錄取了氣壓值，用該氣壓與標(biāo)準(zhǔn)儀表的氣壓值進(jìn)行對比即可。

案例2：某次綜合觀測基值測定時，連續(xù)出現(xiàn)多個不同批次探空儀氣壓不合格。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)基測箱SX3連線（基測箱與智能轉(zhuǎn)換器連線）使用時間長，產(chǎn)生接插頭處斷裂，更換XS3連接線，正?；鶞y。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用EpiData 3.0 版本進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入，使用雙人雙遍錄入方法。采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，計量資料采用表示，組間比較采用t檢驗。血清中sFlt-1/PLGF比值對子癇前期的診斷價值用ROC曲線分析，以α=0.05為檢驗水準(zhǔn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

4 濕度傳感器的基值測定

⑴濕敏元件是一次性使用元件，出廠時置于密封的管內(nèi)，取出后不能直接使用，在施放前必須老化并基測合格后方可施放。高濕老化在放球前1 h進(jìn)行，時間要求達(dá)1 min以上，實踐證明升濕阻值越大越好，達(dá)到800 KΩ左右元件合格率較高。注意：濕敏元件高濕老化時，如發(fā)現(xiàn)瓶底有結(jié)晶鹽時，按配制方法向容器內(nèi)加入適量蒸餾水。濕敏元件在高濕瓶中如發(fā)現(xiàn)升濕幾分鐘還達(dá)不到300 KΩ以上時，應(yīng)檢查濕敏元件插入專用插座的電極片中擦拭，擦凈后重復(fù)老化即可。

⑵濕敏元件采用XGH-02型高分子彈性材料和按一定比例混合的吸濕材料，含有TX-100、三梨醇﹙張力輔助材料﹚、炭黑等成分的有機(jī)玻璃基片組成。炭黑等材料高濕時膨脹電阻值大，低濕時收縮電阻值小。濕度傳感器阻值具有二元特性，與測量環(huán)境的溫度、濕度都有關(guān)系。濕敏元件使用時互換性能好，出廠每瓶10個，同一批次2 000個左右都可互換。

⑶濕敏元件的阻值隨時間變化也有漂移，因此在使用過程中采用比阻值來測量相對濕度。用某一相對濕度阻值做為參考，其它濕度的阻值與其相比。瓶內(nèi)用于做比較的干燥劑為顆粒狀硅膠，又叫變色硅膠，其相對濕度在3%或以下，利用硅干燥劑提供的濕度環(huán)境進(jìn)行基測前老化降濕過程。干燥劑隨著時間的推移，濕度平衡交換次數(shù)的增加其吸濕能力逐漸降低。為此要注意干燥劑是否失效，正常狀態(tài)為藍(lán)色，吸收水分漸漸變?yōu)樽霞t色，以顏色變淺作為判斷的依據(jù)。建議濕度大的臺站一星期更換二次，濕度小于30%的臺站可半個月更換一次，劑量以不觸及濕敏元件為準(zhǔn)，通常保持瓶內(nèi)的濕度在0%～3%之間。才能保證穩(wěn)定后讀的基值R0正確無誤。

⑷濕敏元件在使用中要求一定的通風(fēng)量，基測時必須放入盒蓋內(nèi)的插槽，炭黑膜層等感應(yīng)材料是裸露的。從管內(nèi)拿出或安裝時切勿手摸觸碰元件，污染炭黑膜層造成元件報廢，實踐證明用拇指和食指夾住濕敏元件的兩則，中指頂住一端時拿出安裝，既方便又不會劃摸濕敏元件。

⑸將R0、T0數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，數(shù)據(jù)不要輸反。每箱儀器的濕敏元件與溫、壓傳感器不一定能剛好配套使用，數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)時要仔細(xì)核對濕度元件D0～D5的系數(shù)，且記錄下濕敏元件的生產(chǎn)批號或自編號。以便臺站預(yù)審人員校對。

⑹濕敏元件老化和基測時不宜開啟空調(diào)等設(shè)備，檢測箱應(yīng)避免太陽直曬或離熱源太近?；鶞y時雷達(dá)天線盡量對準(zhǔn)探空儀，如遇濕敏元件基測不合格，在時間如允許的條件下，可重復(fù)升濕、降濕，提高元件的基測合格率。

⑺如果在多個濕度片老化后都不合格的情況下，先是更換不同批次的濕敏元件（工廠有時老化周期不到位就會造成一批次濕敏元件不合格），如不同批次的濕敏元件還不合格，也可使用備份基測箱基測，看是否是基測箱出現(xiàn)故障。

⑻濕球紗布包扎非常重要，包扎不當(dāng)會影響基測順利進(jìn)行。正確方法為：將脫脂紗布剪成20X40 mm長方形狀，包扎前將紗布沾上潔凈水，使其完全濕潤，紗布繞溫度表表面轉(zhuǎn)動11/3圈，且緊密貼住濕球表，用脫脂棉線將紗布在濕球溫度表的凹陷處及底部扎緊，然后剪去底部多余紗布。

⑽濕度不合格時，不能打開基測箱門進(jìn)行基測?；鶞y不合格的原因主要有：①基測箱的開關(guān)是否放在基測位置，干濕表或連線是否損壞。②濕球紗布是否太臟，濕球紗布是否按規(guī)定時間更換。③干燥劑是否及時更換。④高濕老化時間不夠。

案例3：某次綜合觀測基值測定時，相對濕度始終顯示為99%或100%，無法基測。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)干濕球引線接反，將干濕球引線對換后重焊，正常基測。

5 電子探空儀基測的幾點技巧

⑴每個臺站可根據(jù)探空檢測箱的位置以及使用的經(jīng)驗，固定L波段雷達(dá)天線位置，該位置符合仰角、方位相對固定，探空信號強(qiáng)，測風(fēng)4條亮線齊的要求。

⑵保證電子探空儀序列號與L波段雷達(dá)讀取的電子探空儀序列號一致，避免無法基測和遲放球事件發(fā)生。

⑶當(dāng)出現(xiàn)L波段雷達(dá)因更換探空儀而無法讀取探空儀序列號時，應(yīng)當(dāng)關(guān)閉L波段雷達(dá)和計算機(jī)，然后再重新開啟，如仍無法讀取探空儀序列號，應(yīng)改用59-701探測系統(tǒng)。

⑷濕度片高濕活化由規(guī)定300 KΩ以上提高到800 KΩ以上時，濕度片容易合格。

P414

A

1002－252X（2010）02－0037－02

2010－3－6

蓋曉東（1971-）,男，黑龍江省哈爾濱市人，成都信息工程學(xué)院，本科生，工程師.