淺談氣象探測(cè)中的探空儀檢測(cè)箱及其使用問(wèn)題

摘 要：文章介紹了探空儀檢測(cè)箱結(jié)構(gòu)原理，并對(duì)檢測(cè)箱在使用過(guò)程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。對(duì)各探空站探空儀檢測(cè)箱的使用和維護(hù)具有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：大氣探測(cè)；探空儀；檢測(cè)箱；干濕溫度表

目前我省L波段高空氣象探測(cè)使用的探空儀檢測(cè)箱都是由上海長(zhǎng)望氣象儀器科技有限公司（原上海市無(wú)線電二廠）生產(chǎn)的JKZ1型、GEZ10型探空儀檢測(cè)箱。大氣探測(cè)技術(shù)中心按照中國(guó)局相關(guān)文件，建立了由RCY-ZA自校式鉑電阻數(shù)字測(cè)溫儀、風(fēng)速表、標(biāo)準(zhǔn)電阻箱和數(shù)字多用表組成的L波段二次測(cè)風(fēng)雷達(dá)機(jī)箱檢測(cè)平臺(tái)，JKZ1，GEZ10型探空儀檢測(cè)箱校準(zhǔn)工作列入常規(guī)業(yè)務(wù)。下面就以JKZ1型探空儀檢測(cè)箱為例，介紹探空儀檢測(cè)箱的整機(jī)結(jié)構(gòu)以及在日常使用和維護(hù)中應(yīng)該注意的一些問(wèn)題。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)原理

探空儀檢測(cè)箱是對(duì)數(shù)字探空儀的溫度、濕度傳感器在探空施放前與檢測(cè)箱內(nèi)溫度、濕度的標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行比對(duì)的一種綜合性檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備具有外觀新穎、重量輕、使用方便、檢測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，配備了智能高精度的數(shù)字顯示儀表，為探空儀檢測(cè)提供了溫度、濕度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)箱在飽和鹽的配合使用下還可對(duì)濕敏元件進(jìn)行全量程的特性校準(zhǔn)。

檢測(cè)箱主要由濕敏電阻潮濕老化及基值測(cè)定室a、電器箱b和檢測(cè)室c三個(gè)部分組成，采用智能數(shù)字顯示窗口，如圖1所示。其中，電器箱由前面板、后面板及箱體部分組成。前面板如圖2所示：前面板上方A是參數(shù)顯示窗口，各參數(shù)顯示分辨力為0.1，顯示的參數(shù)有：R（濕敏電阻阻值）、V（鎂電池電壓）、T（干球溫度）、U（相對(duì)濕度）、P（氣壓），或依次序循環(huán)顯示：干球溫度y相對(duì)濕度y氣壓附溫y濕球溫度及檢測(cè)箱當(dāng)前（或所在）高度氣壓；B為各參數(shù)開(kāi)關(guān)；C為交流22“V電源開(kāi)關(guān)；D為溫度選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)位于T時(shí)顯示的是通風(fēng)干濕表的干球溫度，開(kāi)關(guān)位于T”時(shí)，顯示的是基值測(cè)定瓶?jī)?nèi)的溫度；E為鎂電池插座。后面板如圖3所示：A為通風(fēng)窗口，B、C、D分別為基值瓶、轉(zhuǎn)換板、干濕表連接線插孔，E為交流220V插座。檢測(cè)室內(nèi)裝有干濕球溫度表、軸流風(fēng)機(jī)和探空儀溫濕度元件專用插座等。探空儀溫、濕度元件與標(biāo)準(zhǔn)器的對(duì)比在檢測(cè)室內(nèi)進(jìn)行。

2 部件的功能特性和使用注意事項(xiàng)

在JKZ1型探空儀檢測(cè)箱的使用過(guò)程中，應(yīng)該注意干濕溫度表、飽和溶液、干燥劑等方面的使用方法，一些小細(xì)節(jié)的忽視會(huì)影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.1 開(kāi)機(jī)檢查

首先，接通總電源，開(kāi)啟電器箱前面板電源開(kāi)關(guān)，預(yù)熱3～5min，檢查智能數(shù)字顯示窗口是否顯示正常，同時(shí)要打開(kāi)基測(cè)室箱門(mén)蓋，讓空氣充分流通，使箱內(nèi)小環(huán)境的溫、濕度與值班室內(nèi)的大環(huán)境達(dá)到平衡狀態(tài)。其次，檢查檢測(cè)箱內(nèi)軸流馬達(dá)是否平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。軸流馬達(dá)的特點(diǎn)是風(fēng)量大、風(fēng)速穩(wěn)定，升溫小、使用壽命長(zhǎng)。其作用是通過(guò)恒速轉(zhuǎn)動(dòng)向干濕溫度表輸送恒定的風(fēng)量，提高通風(fēng)系數(shù)的穩(wěn)定性。另一方面通馬達(dá)大風(fēng)量的攪拌，可以使檢測(cè)箱內(nèi)的溫度、濕度的均勻性得到了改善，保證T（溫度）、U（濕度）傳感器的測(cè)量精度。最后，在基值測(cè)定瓶瓶蓋的底部裝有微型通風(fēng)馬達(dá)，測(cè)定濕敏元件R。、T。時(shí)用，檢查馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常，如馬達(dá)不轉(zhuǎn)，瓶?jī)?nèi)空氣沒(méi)有得到充分均勻攪拌，瓶?jī)?nèi)溫度、濕度的均勻性得不到改善，會(huì)影響R。、T。測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2.2 熱敏電阻干、濕溫度表

檢測(cè)室內(nèi)配有通風(fēng)干、濕球溫度表，其核心元件是測(cè)量精度很高的熱敏電阻，具有反應(yīng)靈敏、測(cè)溫、測(cè)濕精度高等優(yōu)點(diǎn)，可用來(lái)測(cè)量檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境溫度T及相對(duì)濕度U。干球溫度表與濕球溫度表在使用中不能相互對(duì)換，以免造成較大的測(cè)溫、測(cè)濕誤差，干球溫度表安放在檢測(cè)箱偏后方，濕球溫度表則位于干球溫度表的前面。干、濕球溫度表的溫度-阻值特性完全一致，測(cè)量精度優(yōu)于0.1攝氏度，具有長(zhǎng)期的穩(wěn)定性，年漂移量小于0.03攝氏度。濕球溫度表與干球溫度表的區(qū)別是濕球溫度表的表面包有一層脫脂紗布，濕球紗布應(yīng)按要求進(jìn)行包扎，否則對(duì)探空儀T，U傳感器測(cè)量精度會(huì)有一定的影響，參考的辦法是將脫脂紗布剪成20mm×40mm長(zhǎng)方形狀，包扎前紗布占上潔凈水（如去離子水、蒸餾水或冷卻后的煮沸水），使其完全濕潤(rùn)，紗布繞濕球溫度表表面轉(zhuǎn)動(dòng)1.3圈，且緊密貼住濕球溫度表，用脫脂棉線將紗布在濕球溫度表凹陷處及底部扎緊，然后用剪刀剪去底部多余部分紗布。若發(fā)現(xiàn)紗布與濕球溫度表之間包扎不緊，表面有大的氣泡時(shí)，應(yīng)重新包扎，直至紗布與濕球溫度表貼緊為止。濕球紗布使用一定時(shí)間后吸水性能會(huì)降低，這時(shí)應(yīng)及時(shí)更換，按以上參考辦法說(shuō)明包扎。濕球溫度表球部沾水后，不要用力甩水或與其它物體相接觸除去余水，應(yīng)輕輕置入檢測(cè)室上面的專用插孔內(nèi)，同時(shí)應(yīng)將“T/T。”轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)撥到T上，在通風(fēng)狀態(tài)下3-5min內(nèi)便可讀取檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境溫度T及相對(duì)濕度U的顯示值。

2.3 濕敏元件潮濕老化瓶及基值測(cè)定室

在JKZ1型探空儀檢測(cè)箱的左側(cè)安裝了兩個(gè)供濕敏元件潮濕老化用的“硫酸鉀飽和溶液瓶”和供基值測(cè)定用的“硅干燥劑瓶”。密閉在瓶?jī)?nèi)的硫酸鉀飽和溶液其相對(duì)濕度可達(dá)95%-99%。硫酸鉀飽和溶液配制方法：將50g左右的純硫酸鉀（K2SO4）倒入瓶?jī)?nèi)，再倒入適量的蒸餾水，使其完全溶解達(dá)到飽和狀態(tài)。密閉在瓶?jī)?nèi)的變色硅干燥劑其相對(duì)濕度為0-3%（硅膠干燥劑瓶配制方法：將深蘭色的變色硅膠倒入瓶?jī)?nèi)，倒入量盡可能多，但不能夠接觸到濕敏元件，須離濕度片約5mm為宜）。飽和溶液經(jīng)長(zhǎng)期使用后水份逐漸蒸發(fā)減少最后成為結(jié)晶體鹽，此時(shí)可按配制方法向容器內(nèi)再次加入適量的蒸餾水即可。同樣，變色硅膠極易吸潮，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)其吸濕能力會(huì)逐漸降低，無(wú)法長(zhǎng)期保持小于3%RH的低濕狀態(tài)，硅膠由深藍(lán)轉(zhuǎn)淺藍(lán)，失效時(shí)變?yōu)闇\紅色。根據(jù)工廠測(cè)試，當(dāng)硅干燥劑開(kāi)始變色時(shí)，瓶?jī)?nèi)的濕度最低也只能降至40%左右，因此不能夠等到硅干燥劑變色時(shí)才更換，要勤換干燥劑保持瓶?jī)?nèi)絕對(duì)干燥（一般1星期更換1次，南方臺(tái)站濕度大，須3、4天更換1次），以保證測(cè)得的濕敏元件阻值R0（溫度T。）的準(zhǔn)確性。平常要養(yǎng)成好習(xí)慣，在使用時(shí)或使用完畢后，應(yīng)將瓶蓋蓋緊。硅干燥劑失效后，不要倒掉，可經(jīng)高溫100～150攝氏度烘約3h，干燥劑顏色變?yōu)樯钐m色后，關(guān)閉烤箱電源，待干燥劑冷至60攝氏度左右倒入瓶?jī)?nèi)，蓋緊瓶蓋，即可重復(fù)使用。

探空人員在上班做基測(cè)時(shí)，將探空儀智能轉(zhuǎn)換板置入基測(cè)室內(nèi)，應(yīng)小心操作，避免觸碰到高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸流電機(jī)，以免造成電機(jī)或儀器損壞。

2.4 電池賦能與電壓測(cè)試

GTS1型數(shù)字探空儀的智能轉(zhuǎn)換板和發(fā)射機(jī)能量的來(lái)源依靠鎂氯化亞銅電池供給，檢測(cè)箱面板上E端口的連線是用來(lái)給鎂氯化亞銅電池賦能及電壓檢查的。我們知道，鎂氯化亞銅電池是通過(guò)鎂、氯化亞銅、水這三者的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能。檢測(cè)箱內(nèi)電路有阻值，連上電池并浸泡在清水（或淡鹽水）中，可以加快電池的化學(xué)反應(yīng)，即起到賦能作用，同時(shí)可在賦能的過(guò)程中檢查測(cè)試電池電壓。電池一般在淡鹽水中浸泡4-5min即可，按下檢測(cè)箱面板上“V”檢查按鈕，顯示電池電壓一般從6.5逐步向11.5之間上升。將電池提出水中后，并讓其自然滴去多余的水分，可測(cè)得電池電壓在14-18V之間緩慢上升，此時(shí)即可停止檢測(cè)箱的賦能，斷開(kāi)與電池間的連線，根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)宜將電池電壓控制在14-18V之間（夏天一般在17-20V之間）。

2.5 飽和鹽控制相對(duì)濕度

在更換飽和鹽控制相對(duì)濕度時(shí)，應(yīng)關(guān)閉微型通風(fēng)馬達(dá)，防止?jié)穸扔筛呦虻托?zhǔn)時(shí)，特性的不連續(xù)性。

2.6 其他使用注意事項(xiàng)

（1）檢測(cè)箱應(yīng)在室內(nèi)環(huán)境使用，備份檢測(cè)箱的儲(chǔ)存室應(yīng)盡可能保持干燥與沒(méi)有腐蝕性氣體，無(wú)強(qiáng)烈震動(dòng)、沖擊和強(qiáng)電磁場(chǎng)作用。（2）檢測(cè)箱應(yīng)按規(guī)定到省氣象計(jì)量檢定所進(jìn)行檢定，檢定合格方可使用，檢定周期為兩年。（3）使用中的檢測(cè)箱，在做完基測(cè)后應(yīng)關(guān)閉電源，做好防雷工作。（4）為了延長(zhǎng)連線及插頭的使用壽命，插拔接頭應(yīng)捏住插頭而不是連線，還可以將插頭接口上的“三角形”卡位切除，這樣容易拔插又不影響基測(cè)。（5）在進(jìn)行濕度片老化時(shí)，不宜將濕度片從“硫酸鉀飽和溶液瓶”抽出后立即插入“硅干燥劑瓶”，因?yàn)榇藭r(shí)瓶塞及濕度片上沾有水珠，可在外面讓電機(jī)稍微吹干（可查看R顯示值降到40k歐姆以下）再插入“硅干燥劑瓶”，防止硅干燥劑失效。

總之，了解和掌握探空儀檢測(cè)箱結(jié)構(gòu)性能功用和使用注意事項(xiàng)，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障，提高高空探測(cè)業(yè)務(wù)質(zhì)量。

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