巧用采集终端及自动站数据质量控制文件

本文总结了自动站资料不正常卸载时如何取得有关数据的两种方法:通过自动气象站监控软件中的采集器终端获得整点各要素的编码并逐一进行解码得到真实要素值;通过自动站数据质量控制软件形成的"RTD"文件得到本站气压、气温、相对湿度、降水量、风向风速五个要素的分钟记录,避免了资料缺测,确保资料的完整性.     

新型自动气象站能见度数据异常分析处理

新型自动气象站的采集器、传感器长期暴露在自然环境中,且持续不断地运行,传感器会因为自然老化或者天然破坏造成数据异常。针对某站DZZ4新型自动气象站能见度传感器数据异常的现象,分析了原因,提出了处理问题的方法,供台站业务人员参考。     

ZZ11A自动气象站数据传输改造

ZZ11A自动气象站可对地面气象多种要素包括大气压力、空气温度、相对湿度、风向、风速、雨量等进行定时自动采集、计算、处理、显示、存储、通讯和打印,提高了观测时效,消除了人工读数误差,减轻了观测人员的劳动强度。但自使用以来,两次遭到雷击,即使增加了信号避雷器也无济于事,于是把通讯方式RS485改为RS232方式,并为塔台引入自动气象站终端。现对此改造过程进行说明。     

新型自动站大型蒸发器自动测量值的误差分析

随着气象综合观测系统建设快速发展,全国地面气象观测站已经全部完成自动气象站的建设。自从新型自动站的安装试运行,经过半年时间的对比观测,我们发现大型蒸发器的自动测量值与人工实测值,有时候会出现较大的差值。我们记录了2013年10月至2014年6月每天蒸发量的自动测量值、人工测量值、风速、天气现象等,用人工测量的蒸发量作为参考值,观察和分析自动测量的蒸发量产生差值的原因,寻找可行的方法减小这些差值的产生,使WUSH-TV2型自动站大型蒸发器自动测量的蒸发量更加的准确。     

抚顺市区域自动站温度资料质量控制方法研究

通过对区域气象自动站温度历史资料的统计分析,发现抚顺市区域站实时资料存在时钟突跳、部分站点要素及全要素报文缺测、部分站温度长时间异常等问题。应用气候学界限值检查、气候极值检查、时间一致性检查、空间一致性检查及格式检查等多种质量控制方法,实现了对区域站温度整点实时观测资料的自动化质量控制。保证了资料的可靠性,提升区域自动气象站实时资料的数据的可用性。     

一次DSC1B型称重降水传感器数据缺测故障分析

该文分析了一次DSC1B型称重降水传感器数据缺测故障的原因,通过核对采集软件参数、主采集器中有关称重降水项目配置,读取称重降水传感器数据等方法排查软硬件故障,最后发现电缆虽导通,但因氧化电阻过大,影响信号传输。在维修过程中发现用笔记本电脑通过串口发送下载命令后,数据返回都有延时,容易误判传感器故障。进水超过采样值上下限和允许变化速率,返回的文件显示没有降水量,容易引起误判。此外,检查电缆时,只检测导通与否是不够的,还必须测量电缆电阻是否正常。     

寄生式时栅角位移传感器误差源分析与验证

为了提高寄生式时栅角位移传感器的精度,深入分析误差源产生机理和变化规律,确定其主次影响因素,通过对传感器结构分析和行波公式推导分析,得到寄生式时栅角位移传感器的主要误差来源,包括两相激励信号时间、空间正交性误差以及驻波信号幅值误差、线圈零点残余电压引起的误差等.对各误差分量的具体谐波频率次数进行理论推导,确定了产生不同谐波误差分量的具体原因,并通过实验进行验证.验证结果表明:导致传感器产生零点残余电压的误差影响因素对传感器测量精度的影响最为显著,为寄生式时栅传感器的主要误差来源;激励信号的时间、空间正交误差及两列驻波信号的幅值不等为次要来源.     

爆破振动传感器固定方式对测振结果的影响

爆破振动传感器的安装定位对于准确测量爆破振动信号十分重要,目前常见的几种爆破振动传感器固定方式都很难精确监测到对应爆破的震动或结构动力响应的值。针对实际爆破测振工作中几种常见的固定方式,在实验室内以及现场爆破环境下进行实验测试对比,发现振动信号本身的频率以及被测结构的固有频率会对测量结果造成影响。低频振动信号的测量结果值影响不大,而高频信号会对测振结果造成较大误差。传感器固定方式对各个分量的测量值影响不一,尤其是水平分量的影响差异较为明显。石膏固定传感器时,黏结层厚度越小,测到的数据越准确;但考虑传感器固定的可靠性,为使其不脱落,厚度应不低于2 mm。     

自动气象站运行需注意的问题及应对措施

随着气象现代化建设的不断发展,自动气象站已成为全国大部分气象台站的主要观测方式.但是,在自动气象站的业务运行中, 需要注意参数设置、自动站及微机对时、数据对比、逐日维护、数据文件备份及设备运行检查和系统维护等注意事项,处理好了几个方面的问题,可以保证自动气象站业务的正常运行,提高自动气象站的测报质量.     

传感器位置浮动情况下的水下TDOA定位算法

针对水下声源定位中传感器位置存在不确定性的问题,提出了一种基于两阶段加权最小二乘算法的水下目标定位算法.首先,当传感器位置浮动时,利用获取的到达时间差数据,将测量值噪声和传感器位置误差构造加权系数矩阵,通过加权最小二乘算法估计目标位置;然后,通过引入目标定位误差构造定位方程;最后,用求解的目标定位误差调节上个阶段估计的目标位置.仿真结果表明:在传感器位置噪声较小情况下,本文算法具有较好的定位精度.     

FBG蒸发式湿度计研制及其响应特性研究

随着工农业生产等领域对湿度的准确、实时监测要求越来越高,进一步创新湿度监测技术具有重要的实际意义.基于干湿球湿度测量原理与光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)感温原理,提出了一种新型的FBG蒸发式湿度计,通过试验率定,研究了其在不同纱布套厚度下的感湿性能.结果表明:FBG蒸发式湿度计在包有两层纱布套的情况下感湿性能最稳定,干湿球系数A平均值达到0.001116.随后通过试验验证了其用于环境湿度监测的可行性.开展了FBG蒸发式湿度计在不同湿度差下的阶跃响应试验研究,结果表明:FBG蒸发式湿度计具有良好的响应特性,在湿度差为20%RH～60%RH下,响应时间为26～50s.FBG蒸发式湿度计的响应特性在其本质上不受所处环境湿度值的影响,在高湿环境下稳定性高.FBG蒸发式湿度计具有抗电磁干扰、精度高、误差小、响应时间短、高湿环境下性能稳定等突出优点,为现代化的湿度测量提供了一种新的手段.     

低温共烧陶瓷激光测厚系统设计与误差分析

基于提升低温共烧陶瓷（LTCC）厚度的检测精度、测量效率和可溯源性的需求,设计了一套LTCC激光测厚系统。针对测量精度难以满足需求的问题,对存在误差进行分析,采用厚度测量用调整夹具消除同轴度误差和线性度误差,优化设计结构降低倾角误差,循环传感器标定消除重复度误差,通过数据优化和滤波处理降低机械振动误差,提高了系统测量精度。与实际产品厚度数据对比,最终精度误差≤5?,符合产品的应用要求,具有广阔的应用市场。     

CAWS600型自动气象站的故障判断和维修

本文介绍CAWS600型自动气象站的基本配置、系统特点和判断故障的基本原则和办法。针对自动站运行中出现的常见故障,分析数据采集器、传感器和通讯等方面的故障,利用台站现有的万用表模拟传感器测试盒等常用维修工具,进行故障分析和定位,找出排除故障办法,以及在排除故障后对自动气象站进行整体检测的办法。     

DYYZⅡ型自动站与人工观测气温、地温的对比分析

通过对我局2004年DYYZⅡ型自动站与人工观测站两种定时气温记录和最高、最低气温和定时地温记录和最高、最低地温记录的对比分析,结果表明,自动站与人工站气温与地温记录值存在差异,并分析存在差异的原因。     

基于CAV444的电容式油位传感器的设计与优化

在传统电容传感器液位测量的基础上,采用了一种基于CAV444电容-电压转换芯片的液位测量方式,在此基础上提出并验证了一种新的误差补偿方案。综述了电容传感器的工作原理,设计了电容传感器的液位测量电路。误差补偿传感器将高度补偿值转换成相应电容信号再与油位电容信号一起输入到转换电路转换成电压信号输出。实验测试证明,该测量系统性能可靠稳定,最大非线性误差1.14%,测量线性度好;误差补偿后引用误差为1.17%,测量准确度高,应用前景广泛,能够满足大多数工业现场液位测量的需求。     

自动气象站雷击故障分析处理

针对CAWS600自动气象站遭雷击出现的故障进行分析,结果表明:自动站电源故障、串口隔离器故障和地温传感器故障是自动气象站雷击事故中最常见的几种故障,总结和归纳这些快速处理方法,可以避免或减少雷击事故。针对自动站雷击事件造成的数据缺测,提出对相关数据进行人工干预数据处理的方法,以保持观测数据序列的完整性。     

自动气象站资料质量控制系统设计

为解决滞后质量控制导致的用户在不同时间获取的观测资料质量不高和完整性不一致等问题,结合自动气象站观测资料复杂性和实时性的特点,基于资料所反映的大气变量的物理、气候特征和资料必须遵循的基本规律,设计并开发了一套基于数据有效性和一致性检查的自动气象站资料3级自动质量控制系统.研制采用的质量控制关键技术主要包括一级质量控制技术——有效性检查,2级质量控制技术——时间一致性检查和内部一致性检查,3级质量控制技术——空间一致性检查.其中时间一致性检查还包括时变检查和持续性检查两种技术,内部一致性检查包括同类要素之间、不同要素之间、要素值与统计值之间关系检查3种技术,空间一致性检查采用最优插值法技术.并且进一步优化了相关气象要素的界限范围和阈值.该系统实行分级质量控制技术,针对自动气象站的要素值和统计值进行3级质量控制,具有很好的操作性和实用性,可以实现计算机自动化处理且疑误数据检测效率较高,能有效地提高数据的一致性、准确性和处理时效、数据质量,减少人工劳动.     

基于非线性数据融合的冰层厚度自动测量应用研究

为解决黄河冰层厚度测量的误差大、精度低等问题,设计了一套针对黄河冰情特点的钻式冰层厚度自动测量系统,并研究了基于径向基神经网络的非线性数据融合处理技术.该测量系统首先通过电机(或破冰机)推动钻头在冰上钻孔,用压力传感器来判断钻孔动作的开始和停止;同时用钻头来带动编码器旋转,进行脉冲计数;当钻孔动作结束后,用钻头钻行速度和启停时间来计算冰层厚度,同时也通过编码器脉冲计数值来计算冰层厚度;最后以高斯基函数建立二元径向基的数学模型,将启停时间和脉冲计数值进行融合处理,得出冰厚测量结果.测量结果可在现场显示,也可通过GPRS无线传输到观测站.该测量系统不仅减少了人工操作带来的误差,而且克服了黄河水中杂质多、含沙量大等因素的影响,提高了系统的测量精度和稳定性,较适合在黄河及黄河流域库区冰厚测量进行推广使用.     

探空湿度测量太阳辐射误差时空分布特征研究

针对太阳辐射加热引起探空湿度测量产生偏干误差,采用流体动力学(CFD)软件对探空湿度测量模型施加对流-太阳辐射耦合热边界条件,模拟湿度传感器上的温度场分布,结合电容湿度传感器的工作原理和相对湿度的定义,提出了太阳辐射偏干误差修正的数值分析模型。数值分析结果表明:随着海拔高度的升高,湿度测量的太阳辐射误差随之增大;在不同的地区实施探空湿度测量,太阳辐射误差随季节变化曲线与纬度密切相关;在白天当地时间6~18点之间施放气球,太阳辐射误差随时间先增加再减小,当地时间正午12点时达到最大。为探空湿度测量太阳辐射误差修正的时空分布特征的研究提供了一种新的方法。     

基于最小二乘法MEMS惯性传感器姿态解算算法

针对MEMS惯性传感器在测量时出现误差不稳定和外界磁场变化所造成的姿态角误差较大问题,提出一种基于最小二乘法MEMS惯性传感器姿态解算算法.采用静态六位置法对三轴加速度计标定,对三轴加速度计建立误差模型,利用最小二乘法确定误差参数.根据欧拉角法中倾斜角和航向角分开求解特点,减小磁场变化干扰,再对欧拉角中存在的奇异值问题进行改进,分为一般姿态值和奇异值状态姿态值两种滤波模式.实验结果证明,通过对三轴加速计的标定补偿和欧拉角的奇异值问题改进后得到的姿态角精度高,并且在遇到磁场变化时稳定性优于四元数法,不会出现奇异值.