国家计量校准规范《数字式电子探空仪》征求意见稿发布
- 2024/8/7 14:41:24 33942
- 来源：仪表网
探空仪是通过携带电子仪器并由气球上升来进行测量，其测量原理基于假定气球移动轨迹为水平自由体的假设，通过气球的空中轨迹来测量风向和风速。这使得探空仪能够提供包括温度、气压、相对湿度等气象要素的原始数据，并通过计算转换为气象要素值。
无线电探空仪的测量是高空气象学的基石，它为天气预报、气候研究和多种应用提供了关键数据。数字式电子探空仪作为国际通用的观测仪器，其结构和功能要求主要遵循中国气象局的《常规高空气象观测业务规范》(2010)以及《CIMO指南》第八版中的规定。这些规范明确提出了探空仪需要实现高准确度和高空间分辨率的测量，涵盖了从地面到36公里高空的大气温度、湿度、气压和风向风速等参数。
为了保持无线电探空仪测量的高准确性，定期进行比较试验和校准是必不可少的。比较试验涉及同时飞行多种类型的无线电探空仪，以评估它们之间的相对性能；而校准则是在受控条件下使用高精度设备来验证传感器的准确性。根据《CIMO指南》第八版要求，探空仪传感器除在出厂前必须进行校准，还应定期对探空仪传感器进行校准，国家或地区应定期对探空仪传感器进行实验室校准，以确保其性能符合标准。根据WMO指南，购买大量无线电探空仪时，应确认制造商所采用的校准方法，以确保其再现性和精度。要进行标准化性能检查，对随机挑选的代表性样品进行更全面的分析。
鉴于无线电探空仪的类型及其批量校准的重要性，WMO仪器和观察方法委员会建议各成员国在实验室环境下，对选定的无线电探空仪样品进行全国或区域性的测试，以验证制造商提供的性能校准是否有效。在校准过程中使用的参考传感器应能够溯源至国家标准，并在标准实验室中以适当的频次进行检验。
而我国目前与探空仪检定相关的国家技术规范，仅有《JJG 268-1982 GZZ 2-1型转筒式电码探空仪检定规程》，从气象要素的传感器原理到信号处理方式，已不能满足目前的数字式电子探空仪的校准和计量需求。
基于以上原因，制定《数字式电子探空仪校准规范》成为必要，它不仅确保了探空仪测量数据的准确性和可靠性，也符合国际和国内的相关规范要求，对于提升气象观测的质量和效率，促进气象科学的发展具有重大意义。
本规范以JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规范》、JJF1001《通用计量术语及定义》、JJF1059《测量不确定度评定与表示》为基础性系列规范进行制定。本规范主要内容说明：
1.范围
数字式电子探空仪，有别于采用非电量测量、编码信号传输的，机械式或模拟电子式的探空仪,是指使用电子传感器(如热敏电阻、电容式传感器等)来检测气象参数，并且采用数字信号处理技术，将传感器收集的气象数据直接转换为数字信号，能够以更高的速度传输数据。
本规范规定的探空仪传感器的计量特性、校准条件和校准方法，均适用于数字式电子探空仪大气压力、温度、湿度传感器的校准。
2.概述
探空仪作为国际通用观测仪器，是采用气球携带电子仪器，配有气温、相对湿度和气压传感器，能够将测量原始值经计算转换，得到气象要素值(温度、相对湿度、气压)，来实现对高空大气的测量。探空仪温度、湿度测量元件一般是安装在探空仪盒体伸出的支架上，气压传感器则安装在探空仪内部,从地面至100hPa进行探测。探空仪可以由自由升空的气球携带，也可以是下投式、火箭式或平漂式等高空观测模式。
3.计量特性
根据CIMO指南的要求，无线电探空仪需在极宽的气象条件范围内工作，即量程为：温度范围：-90℃至50℃；相对湿度范围：0%RH至100%RH；气压范围：5hPa至1060hPa。
4.校准条件
环境温度:(20±5)℃。相对湿度: 不大于85%。
5.校准方法
数字式电子探空仪通常使用无线电波进行信号传输，通过内置的发射器发送信号，或同步到卫星，或通过GPS信号将数据发送回地面站。国产主流厂家探空仪产品都有七针接口串口插座，用于传感器数据的输出，可直接用于校准过程。但也有探空仪，如国外品牌，不具有接口插座，只有天线发射和接受输出部件，则要根据用户要求采用不同的数据接收形式，对探空仪进行实时校准。项目组征集的探空仪样品，都具有7芯排针弯座，伸出探空仪主机泡沫盒，自带电池供电或外接5V电压供电，通过串行通信输出各参量测量值。
6.校准结果表达及复校时间间隔
鉴于数字式电子探空仪上的温度、气压、相对湿度传感器，都是基于电子敏感元件的特点，参考探空仪相关国家标准和行业标准中的周期检验要求，结合各探空仪厂家产品保质期等信息，本规范将校准周期定为一年。
7.附录
附录A-E分别为探空仪各气象参量的校准原始记录参考格式、校准结果内页格式。附录F为数字式电子探空仪校准结果不确定评定方法。
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