多路气象用铂电阻温度传感器自动检定系统

　　0　引言

　　近年来,随着气象事业的不断发展,业务领域的不断开拓创新,地面自动气象观测站的应用更加广泛,与之相应的计量检定体系的自动化也是发展的必然趋势和要求。建立适应气象事业发展和大气监测自动化建设的气象计量检定系统也是各省大气探测中心业务体制改革的重要工作之一。随着投入业务运行的地面自动气象观测站的增加,计量检定的业务量也较原来倍增,现有的计量检定标准、设备和方法已经不能满足当前的业务要求。针对这种情况,提出了“自动气象站地温传感器多路检定系统”的研究课题,自动气象站地温传感器多路检定系统着力于研究地面气象观测站温度传感器的自动检定,旨在解决各省气象计量站面临的温度传感器的室内检定难题,提高地温传感器检定的工作效率和自动化水平。

　　该自动检定系统在严格执行ITS-90温标和《自动气象站实验室检定方法》的前提下,能完成智能化计量管理任务。它是集现代测量技术、计算机测控技术和信息管理技术于一体的新一代气象用温度仪表检定装置,是全新概念的气象用温度计量管理系统。多路气象用铂电阻传感器自动检定系统包括硬件设计及面向硬件编程、硬件与计算机通信,完成数据自动采集和后期自动出具证书3部分。

　　1　多路采集系统硬件设计

　　地面自动气象观测站的地温传感器感温元件为铂电阻,其性能指标符合“QX /T 24-2004气象用铂电阻温度传感器”标准中的规定。参照该标准,我们从以下方面来设计该系统:

　　(1)标准器采用二等标准铂电阻(各省计量站均已配备);

　　(2)恒温槽

　　温度范围:-60~+80℃;

　　均匀度:水平方向≤0.01℃;

　　垂直方向≤0.02℃;

　　波动度:±0.01℃/15 min;

　　(3)低电势多路扫描开关:接触电势≤0.4μV;

　　(4)高精度多路数据采集器。

　　利用目前高精度高速AD转换器件,实现对Pt100的模拟信号采集,各输入通道均带浪涌、过压保护。恒流源由高精密基准电压源、运放及扩流复合管组成,为待检Pt100铂电阻传感器提供高精确稳定电流。选用进口优质接线端子及高质量电路板设计48路转接板。实际应用中,采用多块48路转接板组合使用,可以方便操作,提高检定效率。图1为系统原理框图。

　　2　硬件与计算机通信,完成数据自动采集并存储

　　为实现此功能,开发通信软件“地温检定程序”见图2,该软件通过RS-232通信方式完成PC端与检定系统间的通信,在温度槽达到设定温度并稳定充分后,发送命令读取嵌入式控制器内各路地温传感器反馈的数据,并按一定格式存储于数据库。