自動氣象站現(xiàn)場校準方法培訓

1、 自動氣象站現(xiàn)場校準方法（試行）中國氣象局監(jiān)測網絡司參照中華人民共和國氣旬行業(yè)標準QX/T1-2000II型自動氣象站，結合我國目前臺站使用的自動氣象站的實際情況，制定本方法。1 范圍本方未能適用于我國氣象臺站使用中的多要素（氣壓、氣溫、地溫、濕度、風速、雨量、蒸發(fā)、太陽輻射等）自動氣象站的現(xiàn)場校準。對于其它類型的自動氣象站的現(xiàn)場校準，可參照本方法的相應部分進行。新出廠和修理后的自動氣象站要在實驗室進行檢定。2 引用文獻本方法引用下列文獻：JJF1001-1998通用計量術語及定義JJF1059-1999測量有確定度評定與表示JJF1002-1998國家計量檢定規(guī)程編寫規(guī)則ISO/IEC導則2

2、：1996標準化及其相關活動的基本術語及其定義GB/T6583-1994質量管理和質量保證術語QX/T1-2000II型自動氣象站使用本方法時應注意使用上述引用文獻的現(xiàn)行有效版本。3 術語和計量單位本方法采用JJF1001-1998通用計量術語及定義、JJF1059-1999測量有確定度評定與表示、GB/T6583和ISO/IEC導則2中的有關定義。下面引用了一些最相關的定義，并列出一些適用于本方法的其它定義和計量單位。3.1 術語及定義3.11校準在規(guī)定條件下，為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值，或實物量具或參考物質所代表的量值，與對應的由標準所復現(xiàn)的量值之間關系的一組操作。注：1 校準結

3、果既可給出被測量的示值，又可確定示值的修正值。2 校準也可以確定其他計量特性，如影響量的作用。3 校準結果可以記錄在校準證己或校準報告中。3.1.2 校準方法為進行校準而規(guī)定的技術程序。3.1.3 測量以確定量值為目的的一組操作。注：1 操作可以是自動地進行的。2 測量有時也稱計量。3.1.4 計量為實現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準確可靠的活動。3.1.5 搬運式標準供運輸到不同地點具有特殊結構的測量標準。3.1.6 測量準確度測量結果與被測量真值之間的一致程度。注：1 不要用術語“精密度”代替“準確度”。2 準確度是一個定性概念。3.1.7 測量不確定度表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯(lián)系

4、的參數。注：1 此參數可以是諸如標準差或其倍數，或說明了置信水準的區(qū)間的半寬度。2 測量不確定度由多個分量組成。其中一引起分量可用測量列結果的統(tǒng)計分布估算，并用實驗標準差表征。另一引起分量則可用基于經驗或其他信息的假定概率分布估算，也可用標準差表征。3 不確定度恒為正值。當由方差得出時，取其正方根。3.1.8 測量誤差測量結果減去被測量的真值。注：1 由于真值不能確定，實際上用的是約定真值。2 當有必要與相對誤差相區(qū)別時，此術語有時稱為測量的絕對誤差。注意不要與誤差的絕對值相混肴，后者為誤的模。3 誤差值只取一個符號，非正即負。4 誤差與不確定度是完全不同的兩個概念，不應混肴和誤用。對同一被測

5、量無論其測量程序、條件如何，相同測量結果的誤差相同；而在重復性條件下，則不同結果可有相同的不確定度。5 測量儀器的特性可以用示值誤差、最大允許誤差等術語描述。3.1.9 檢定查明和確認計量器具是否符合法定要求的程序，它包括檢查、枵標記和（或）出具檢定證書。3.2 計量單位3.2.1氣壓 hpa3.2.2 氣溫和地溫3.2.3 濕度%RH3.2.4 風速 m/s3.2.5 雨量 mm3.2.6 蒸發(fā) mm3.2.7太陽輻射 W/m2（瞬時值）；MJ.m-2（累積值）4 概述自動氣象站是一種能自動地觀測和存儲氣象觀測數據的設備。它由傳感器、數據采集、數據處理和后備電源等部分組成，可以連續(xù)測量氣壓、

6、氣溫、地溫、濕度、風向、風速、雨量、蒸發(fā)、太陽輻射和日照等氣象要素，由計算機業(yè)務軟件進行數據處理、顯示和打印報文、報表，并實現(xiàn)觀測數據的存盤、上傳和查詢。自動氣象站主要用于氣象部門，還可用于環(huán)境監(jiān)測、民航、海運、農林、水文、國防等領域。5 現(xiàn)場校準計量性能要求5.1氣壓最大允許誤差:±0.3hPa5.2 氣溫 最大允許誤差: ±0.25.3地溫最大允許誤差: ±0.5最大允許誤差: ±0.3（基準站）5.4 空氣濕度最大允許誤差:干濕表±4%RH濕敏電容±4%RH（80%RH） ±8%RH（80%RH）5.5 風速最大允許誤

7、差：±（0.5+0.03V）m/s（注:V為風速示值）啟動風速：0.6m/s5.6 雨量最大允許誤差：降水強度1mm/min時±0.3mm 降水強度4mm/min時±0.4mm5.7 蒸發(fā)最大允許誤差：±1.5%FS（050）5.8 總輻射最大允許誤差：±5%（累積值）5.9 直接輻射最大允許誤差：±2%（累積值）6 通用技術要求6.1 自動氣象站的各要素傳感器應有編號，字跡清晰、端正。6.2 各傳感器外型結構應完好，表面不應有明顯的凹跡、外傷、裂縫、變形等現(xiàn)象，表面涂層不應起泡、龜裂和脫落，金屬件不應有嚴重銹蝕及其它機械損傷。6.3

8、 溫度傳感器的金屬（或塑料）封裝密封良好，引線接插件接觸良好。焊接應牢固、無虛焊，所使用的保護管及引線應能承受相應的使用溫度。6.4 風杯的幾何形狀與尺寸應一致。相鄰兩臂內的夾角為120。風杯應轉動靈活平穩(wěn)，不得有明顯的軸向跳動和徑向擺動。6.5 風向標不得有變形，尾翼與垂錘相平衡，推動靈活。6.6 雨量傳感器的承水口不得變形，內壁應光滑并呈圓筒形。7 校準條件7.1 標準器7.1.1 數字式氣壓儀測量范圍：4001100hPa 測量不確定度：0.2 hPa7.1.2 數字式鉑電阻溫度計測量范圍：-60+80 測量不確定度：0.067.1.3數字式濕度計測量范圍:10100%RH 測量不確定度

9、：2%RH7.1.4 啟動風速校驗儀測量范圍:0.6m/s 測量不確定度:0.05m/s7.1.5 風速校驗儀測量范圍:260m/s 測量不確定度：（0.2±0.02V）m/s（注:V為風速示值）7.1.6 雨量標準球測量范圍:314.16mL（對承水口直徑為200mm的雨量傳感器相當10mm降雨量；對承水口徑為159.6mm的雨量傳感器相當15.7mm降雨量）測量不確定度:0.2mL7.1.7 蒸發(fā)模塊組測量范圍:0100mm 測量不確定度：0.04mm7.1.8 標準總輻射表測量范圍:01400W/m2 測量不確定度：2%FS7.1.9 標準直接輻射表測量范圍：014000W/m

10、2 測量不確定度：1%FS7.2 校準設備7.2.1 壓力調節(jié)器調節(jié)范圍：-0.1MPa0.4MPa7.2.2 小型液體恒溫槽調節(jié)范圍：-30+50 溫度波動與均勻度：±0.057.2.3 恒濕鹽濕度發(fā)生器濕度點：33%RH，87%RH 穩(wěn)定性優(yōu)于3%RH7.2.4 全自動太陽跟蹤器最大跟蹤誤差：0.5°/24h7.3 環(huán)境條件7.3.1 氣溫535 ,濕度不大于90%RH,風速不大于5m/s。7.3.2每個項目校準時，要記錄下當時的氣壓、溫度、濕度、風速等環(huán)境情況。8 校準項目和方法8.1 校準項目校準項目有氣壓、氣溫、地溫、濕度、風速、雨量、蒸發(fā)、總輻射、直接輻射。8.

11、2 校準方法8.2.1 氣壓8.2.1.1 校準點的選擇校準在定壓條件下進行,選擇所在臺站的常壓點、高于和低于常壓點50hPa的3個壓力點進行校準。8.2.1.2 校準方法和數據處理將標準器、氣壓傳感器以及壓力調節(jié)器用真空膠管連成一個封閉的測量系統(tǒng)，打開標準器的電源開關，預熱半小時。然后按照壓力點進行調整校準，順序依次為低于常壓50hPa點、常壓點、高于常壓點50hPa，從低壓到高壓（正行程），再從高壓到低壓（反行程）。每個壓力點調好后穩(wěn)定時間不小于2min。在每個校準點上，每1min讀取四次標準值和一次被校氣壓傳感器的測量值，總共讀取2min。校準記錄格式見附錄D1。計算每個校準點單程測量誤

12、差值P（修約到小數點后一位）：P=Pj-（Pb+Xp） （1）式中：Pj被校氣壓傳感器 2min測量值的平均值 Pb氣壓標準器 2min測量值的平均值 Xp氣壓標準器的修正值計算每個校準點正反行程測量誤差平均值。用三個校準點的測量誤差平均值的最大值作為校準結果。8.2.2 校準點的選擇常溫單點校準。8.2.2.2 校準方法和數據處理將數字式鉑電阻溫度計的傳感器和自動氣象站的氣溫傳感器同時等高靠近懸掛在百頁箱內,穩(wěn)定時間不小于15min后開始校準，每隔 讀取一次標準和被校溫度傳感器的溫度值，共讀取十次。校準記錄格式見附錄D2。用下式計算校準溫度點的測量誤差值（修約到小數點后一位），并作為校準結果

13、。T=Tj-(Tb+Xt) （2）式中：Tj被校氣溫傳感器十次測量值的平均值Tb溫度標準器十次測量值的平均值Xt溫度標準器的修正值8.2.3 地溫8.2.3.1 校準點的選擇校準點為-10、0 、+30。地溫常年不低于0的臺站可只校準后兩點。8.2.3.2 校準方法和數據處理將數字式鉑電阻溫度計的傳感器和自大 動站的地溫傳感器同時插入到液體恒溫槽的同等深度上，先進行-10點校準，然后進行0 點和+30點校準。在每個校準溫度點上，穩(wěn)定35min后開始校準，每隔1min讀取一次標準和被校溫度傳感器的溫度值，共讀取四次。校準記錄格式見附錄D3。用下式計算每個校準溫度點的測量誤差值 （修約到小數點后一

14、位）：t=tj-(tb+xt) (3)式中：tj被校地溫傳感器四次測量值的平均值tb溫度標準器四次測量值的平均值xt溫度標準器的修正值用三個校準點測量誤差值的最大值作為校準結果。8.2.4 濕度8.2.4.1 校準點的選擇濕敏電容：恒濕鹽濕度發(fā)生器33%RH和87%RH兩個濕度點。通風干濕表：環(huán)境濕度條件下，單點校準。8.2.4.2 校準方法和數據處理8.2.4.2.1 濕敏電容校準打開恒濕鹽濕度發(fā)生器，將濕度標準器的傳感器和被校自動站的濕度傳感器同時置入濕度為33%RH的發(fā)生器中，穩(wěn)定時間不小于20min，開始進行校準工作。在該濕度點上，每隔1 min讀取一次標準值和被校濕度傳感器的測量值，

15、共讀取十次。33%RH點校準完畢后再校準87%RH點。87%RH濕度點的校準方法與33%RH濕度點的校準方法相同。校準記錄格式見附錄D4。分別計算兩個校準濕度點的測量誤差值 （修約到小數點后一位）： H=Hj-(Hb=Xh) (4)式中：Hj被校濕度傳感器十次測量值的平均值Hb濕度標準器十次測量值的平均值Xh濕度標準器的修正值以兩個濕度點的濕度測量誤差作為校準結果。8.2.4.2.2 通風干濕表校準將上述濕度標準器的傳感器和通風干濕表同時放在百葉箱中，穩(wěn)定時間不小于10 min。每隔1 min讀取一次標準值和通風干濕表的測量值，共讀取十次。用公式（4）計算校準濕度點的測量誤差值，以該濕度點的測

16、量誤差作為校準結果。8.2.5 風速8.2.5.1 啟動風速校準方法和數據處理：用啟動風速校驗儀與風速校驗儀配合使用校準風速傳感器的啟動風速。交地風速傳感器放入啟動風速校驗器內，調節(jié)風機，使風速由零緩慢增加，直至風速傳感器的風杯均勻轉動，讀取數字葉輪風速表的指示值（注：不同廠家的產品，指示值不同），計算啟動風速值。將風速傳感器的某一風杯作一記號，每次校準，該風杯應處于啟動風速校驗儀內不同位置。用同樣的方法校準六次。校準記錄格式見附錄D5。用下式計算其平均值作為風速傳感器的戾動風速S（修約到小數點后一位） 1 6S= Si （5） 6 i=1式中：Si第i個校準啟動風速值8.2.5.2 風速示值

17、8.2.5.2.1 校準點的選擇 校準點為2m/s、5m/s、10m/s、20m/s、40m/s。8.2.5.2.2 校準方法和數據處理把被校風速傳感器與風速儀校驗儀用軟管連接，按照校準點調整風速校驗儀，每個風速點調整好后，穩(wěn)定2min，讀取風速校驗儀和被校風速傳感器的測量值。校準記錄格式見附錄D5。根據測量結果計算出實際風速u和被校風速傳感器測量值u之間的線性回歸方程：u=a+bu式中：a常數項（修約到小數點后一位） b回歸系數（修約到小數點后二位）用最小二乘法計算線性回歸方程中的a和b： 8.2.6 雨量8.2.6.1 降水強度選擇 1mm/min和4mm/min二種。8.2.6.2 校準

18、方法和數據處理標準球內注滿凈水，先以1mm/min的降水強度，向雨量傳感器的承水口注水，記錄數據采集器的雨量示值。分別校準三次。再以4mm/min的降水強度，用同樣的方法，分別校準三次。校準記錄格式見附錄D6。計算二種降水強度的測量誤差值R（修約到小數點后一位），作為雨量的校準結果。R=Rj-Rb (12)式中：Rj被校雨量傳感器三次雨量示值的平均值Rb標準球的標準值（注：標準值=標準球隊容量/雨量傳感器承水口面積）8.2.7 蒸發(fā)8.2.7.1 校準點的選擇校準點為0mm、20mm、40mm、60mm、80mm、100mm。8.2.7.2校準方法和數據處理將蒸發(fā)傳感器水平放置，先將72mm模

19、塊放入蒸發(fā)傳感器圓筒內,讀取零位值；然后用其他模塊和72mm模塊組成20mm、40mm、60mm、80mm、100mm高度的標準值，放入蒸發(fā)傳感器圓筒內，記錄數據采集器的蒸發(fā)示值。校準記錄格式見附錄D7。計算出各校準點的相對誤差值：式中：蒸發(fā)傳感器的測量值蒸發(fā)傳感器的零位值模塊標淮值以各校準點的最大相對誤差作為校準結果。8.2.8 總輻射校準方法和數據處理：總輻射的校準在室外總輻照度大于500W/的條件下進行，將標準總輻射表放在室外平臺上，與被校準總輻射表的距離不大于20m；接線柱朝北，清除儀器玻璃罩上的灰塵，調整水平，預熱半小時后開始校準。校準一般在地方時10時至14時之間進行，校準時標準表

20、和被校準表進行同步測量；數據采集開始時間為整點，采集時間，采樣間隔1，共計采集60次數據。在校準過程中同時記錄當時環(huán)境溫度，最后給出整個數據采集期間的平均氣溫。校準記錄格式見附錄D8。根據采集到的標準表輸出的電壓值，用下式計算標準表測量的時累積值Q式中： 按下式計算出被校準表測量時累積值的相對誤差值。并作為校準結果。式中：被校準表測量的時累積值（由自動氣象站采集器直接讀出）8.2.10 直接輻射校準方法和數據處理：直接輻射的校準在室外總輻照度大于500的條件下進行，將標準直接輻射表安裝在全自動太陽跟蹤上，放在室外平臺，與被校準直接輻射表的距離不大于20cm，電測儀表不能受日光直射；清除儀器玻璃

21、懲上的灰塵，對準南北方向，調整水平，輻射表對準太陽，預熱半小時后開始校準。校準一般在地方時10時至14時之間進行，校準時標準表和被校準表時行同步測量；數據采集開始時間為整點，采集時間1h，采樣間隔1，共計采集60次數據。在校準過程中同時記錄當時環(huán)境溫度，最后給出整個數據采集期間的平均氣溫。校準記錄格式見附錄D8。根據采集到的標準表輸出的電壓值，用下式計算標準表測量的時累積值I(（修約到小數點后二位）：式中：標準表第次測量輸出的電壓值標準表的靈敏度按下式計算出被校準表測量時累積值的相對誤差值，并作為校準結果。式中：被校準表測量的時累積值（由自動氣象站采集器直接讀出）9 校準結果處理校準結果符合現(xiàn)

22、場校準性能要求的發(fā)給校準證書。證書格式具見附錄AC。校準結果不符合現(xiàn)場校準性能要求的（傳感器）送實驗室修理和檢定。10 校準周期自動氣象站是自動化觀測儀器，各要素傳感器都是電信號輸出，參照有關甩子儀器的佼準規(guī)范，暫定自動氣象站現(xiàn)場校準周期為一至兩年。附錄A校準證書封面格式（校準機構名稱）校準證書Calibration Certificate證書編號Certificate No. 委托單位Clientv 計量器具名稱Description 型號規(guī)格Model/Type 制造廠Manufacturer 編號Serial No. 校準結論Conclusion 主 管 Approver 發(fā)證機構（專用

23、章） 核 驗 ISSUED BY（STAMP） Inspector 校 準 Calibration by 校準日期 年 月 日Issued date Y M D有效期至 年 月 日Due date Y M D附錄B（校準機構名稱）校 準 說 明Description of Calibration1、本次校準的技術依據： Reference document for calibration:2、本次校準使用的主要計量器具： Main standard used for calibration:3、校準地點、環(huán)境條件： Location and ambient condition for cali

24、bration:地點： 溫度： 相對濕度： %RH 大氣壓力： hPaLocation Temperature Relative Humidity Atmosphere校準機構地址：郵 政 編 碼：電 話：傳 真：E-Mail： 第 頁共 頁附錄C校準證書（內面）格式1.校準結果 Calibration result2.備注： Remarks 第 頁共 頁附錄D1氣壓校準數據匯總表校準點正行程（低高）反行程（高低）正反行程誤差平均標準被校差值標準被校差值低壓點hPa常壓點hPa高壓點hPa最大誤差校準時間 年 月 日 校準人員氣壓標準器 校準環(huán)境條件名稱： 型號： 環(huán)境溫度： 編號： 環(huán)境濕度

25、： %RH制造廠： 氣壓： hPa修正值： 風速： m/s檢定證書號：檢定日期：檢定單位：附錄D2氣溫校準數據匯總表序號標準溫度傳感器差值12345678910平均校準時間 年 月 日 校準人員溫度標準器 校準環(huán)境條件名稱： 型號： 環(huán)境溫度： 編號： 環(huán)境濕度： %RH制造廠： 氣壓： hPa修正值： 風速： m/s檢定證書號：檢定日期：檢定單位：附錄D3地溫校準數據匯總表校準點標準溫度地表5cm10cm15cm20cm40cm80cm160cm320cm-10平均差值0平均差值30平均差值最大誤差值校準時間 年 月 日 校準人員溫度標準器 校準環(huán)境條件名稱： 型號： 環(huán)境溫度： 編號： 環(huán)境濕度： %RH制造廠： 氣壓： hPa修正值： 風速： m/s檢定證書號：