國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范《數(shù)字式電子探空儀》征求意見稿發(fā)布

       全國氣象專用計(jì)量器具計(jì)量技術(shù)委員會(huì)歸口的校準(zhǔn)規(guī)范《數(shù)字式電子探空儀》。本規(guī)范由中國氣象局氣象探測(cè)中心、中國氣象局上海物資管理處、黑龍江省氣象數(shù)據(jù)中心共同起草編制，現(xiàn)公開征求意見。

　　探空儀是通過攜帶電子儀器并由氣球上升來進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量原理基于假定氣球移動(dòng)軌跡為水平自由體的假設(shè)，通過氣球的空中軌跡來測(cè)量風(fēng)向和風(fēng)速。這使得探空儀能夠提供包括溫度、氣壓、相對(duì)濕度等氣象要素的原始數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算轉(zhuǎn)換為氣象要素值。

　　無線電探空儀的測(cè)量是高空氣象學(xué)的基石，它為天氣預(yù)報(bào)、氣候研究和多種應(yīng)用提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。數(shù)字式電子探空儀作為國際通用的觀測(cè)儀器，其結(jié)構(gòu)和功能要求主要遵循中國氣象局的《常規(guī)高空氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)規(guī)范》(2010)以及《CIMO指南》第八版中的規(guī)定。這些規(guī)范明確提出了探空儀需要實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度和高空間分辨率的測(cè)量，涵蓋了從地面到36公里高空的大氣溫度、濕度、氣壓和風(fēng)向風(fēng)速等參數(shù)。

　　為了保持無線電探空儀測(cè)量的高準(zhǔn)確性，定期進(jìn)行比較試驗(yàn)和校準(zhǔn)是必不可少的。比較試驗(yàn)涉及同時(shí)飛行多種類型的無線電探空儀，以評(píng)估它們之間的相對(duì)性能;而校準(zhǔn)則是在受控條件下使用高精度設(shè)備來驗(yàn)證傳感器的準(zhǔn)確性。根據(jù)《CIMO指南》第八版要求，探空儀傳感器除在出廠前必須進(jìn)行校準(zhǔn)，還應(yīng)定期對(duì)探空儀傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，國家或地區(qū)應(yīng)定期對(duì)探空儀傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)，以確保其性能符合標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)WMO指南，購買大量無線電探空儀時(shí)，應(yīng)確認(rèn)制造商所采用的校準(zhǔn)方法，以確保其再現(xiàn)性和精度。要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化性能檢查，對(duì)隨機(jī)挑選的代表性樣品進(jìn)行更全面的分析。

　　鑒于無線電探空儀的類型及其批量校準(zhǔn)的重要性，WMO儀器和觀察方法委員會(huì)建議各成員國在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，對(duì)選定的無線電探空儀樣品進(jìn)行全國或區(qū)域性的測(cè)試，以驗(yàn)證制造商提供的性能校準(zhǔn)是否有效。在校準(zhǔn)過程中使用的參考傳感器應(yīng)能夠溯源至國家標(biāo)準(zhǔn)，并在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中以適當(dāng)?shù)念l次進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　而我國目前與探空儀檢定相關(guān)的國家技術(shù)規(guī)范，僅有《JJG 268-1982 GZZ 2-1型轉(zhuǎn)筒式電碼探空儀檢定規(guī)程》，從氣象要素的傳感器原理到信號(hào)處理方式，已不能滿足目前的數(shù)字式電子探空儀的校準(zhǔn)和計(jì)量需求。

　　基于以上原因，制定《數(shù)字式電子探空儀校準(zhǔn)規(guī)范》成為必要，它不僅確保了探空儀測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，也符合國際和國內(nèi)的相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)于提升氣象觀測(cè)的質(zhì)量和效率，促進(jìn)氣象科學(xué)的發(fā)展具有重大意義。

　　本規(guī)范以JJF1071-2010《國家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)范》、JJF1001《通用計(jì)量術(shù)語及定義》、JJF1059《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》為基礎(chǔ)性系列規(guī)范進(jìn)行制定。本規(guī)范主要內(nèi)容說明：

　　1.范圍

　　數(shù)字式電子探空儀，有別于采用非電量測(cè)量、編碼信號(hào)傳輸?shù)?，機(jī)械式或模擬電子式的探空儀,是指使用電子傳感器(如熱敏電阻、電容式傳感器等)來檢測(cè)氣象參數(shù)，并且采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，將傳感器收集的氣象數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，能夠以更高的速度傳輸數(shù)據(jù)。

　　本規(guī)范規(guī)定的探空儀傳感器的計(jì)量特性、校準(zhǔn)條件和校準(zhǔn)方法，均適用于數(shù)字式電子探空儀大氣壓力、溫度、濕度傳感器的校準(zhǔn)。

　　2.概述

　　探空儀作為國際通用觀測(cè)儀器，是采用氣球攜帶電子儀器，配有氣溫、相對(duì)濕度和氣壓傳感器，能夠?qū)y(cè)量原始值經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)換，得到氣象要素值(溫度、相對(duì)濕度、氣壓)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)高空大氣的測(cè)量。探空儀溫度、濕度測(cè)量元件一般是安裝在探空儀盒體伸出的支架上，氣壓傳感器則安裝在探空儀內(nèi)部,從地面至100hPa進(jìn)行探測(cè)。探空儀可以由自由升空的氣球攜帶，也可以是下投式、火箭式或平漂式等高空觀測(cè)模式。

　　3.計(jì)量特性

　　根據(jù)CIMO指南的要求，無線電探空儀需在極寬的氣象條件范圍內(nèi)工作，即量程為：溫度范圍：-90℃至50℃;相對(duì)濕度范圍：0%RH至100%RH;氣壓范圍：5hPa至1060hPa。

　　4.校準(zhǔn)條件

　　環(huán)境溫度:(20±5)℃。相對(duì)濕度: 不大于85%。

　　5.校準(zhǔn)方法

　　數(shù)字式電子探空儀通常使用無線電波進(jìn)行信號(hào)傳輸，通過內(nèi)置的發(fā)射器發(fā)送信號(hào)，或同步到衛(wèi)星，或通過GPS信號(hào)將數(shù)據(jù)發(fā)送回地面站。國產(chǎn)主流廠家探空儀產(chǎn)品都有七針接口串口插座，用于傳感器數(shù)據(jù)的輸出，可直接用于校準(zhǔn)過程。但也有探空儀，如國外品牌，不具有接口插座，只有天線發(fā)射和接受輸出部件，則要根據(jù)用戶要求采用不同的數(shù)據(jù)接收形式，對(duì)探空儀進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。項(xiàng)目組征集的探空儀樣品，都具有7芯排針彎座，伸出探空儀主機(jī)泡沫盒，自帶電池供電或外接5V電壓供電，通過串行通信輸出各參量測(cè)量值。

　　6.校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)及復(fù)校時(shí)間間隔

　　鑒于數(shù)字式電子探空儀上的溫度、氣壓、相對(duì)濕度傳感器，都是基于電子敏感元件的特點(diǎn)，參考探空儀相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的周期檢驗(yàn)要求，結(jié)合各探空儀廠家產(chǎn)品保質(zhì)期等信息，本規(guī)范將校準(zhǔn)周期定為一年。