王毛翠，王 敏，陈 斌

(安徽省大气探测技术保障中心，合肥 230031)

0 引言

近几年为满足气象业务发展需求，在全国范围内组建了2400多个气象台站和3万多个中尺度加密站[1]，形成了气象要素自动观测网。其中，实时气压是重点观测要素之一。在组建的各类气象台站中，安徽省主要使用PTB220[2，3]和PTB210[4]气压传感器作为气压测量设备。为了保证气压传感器数据的准确性，使用中的气压传感器应根据相应的检定规程及时进行检定。目前，安徽省气象检定部门配备的气压传感器检定装置主要有QYJD-1B气压仪器检定装置、气压自动检定系统[5]和YKQ-20-B便携式气压发生器。面对多种气压检定装置[6，7]，如何正确认识气压检定装置的工作特点、合理选择检定设备，对提高检定质量和工作效率具有重要意义，也是计量人员重点关心的问题。文章基于安徽省大气探测技术保障中心现有的3种气压传感器检定装置，从各设备的组成结构、工作原理出发，对比分析了不同检定装置的工作特点。最后，利用现有的3种检定装置对3台PTB220气压传感器进行检定，在相同工作环境下，对比了对同一台气压传感器检定结论和测量结果的差异，并分析了产生差异的原因。

1 检定装置系统结构及工作特点

1.1 系统结构及工作原理

1)QYJD-1B气压仪器检定装置主要由工控机、YKQ-20压力自动控制器、Model 745型气压标准器、空气发生器、真空泵、正压源、负压源、压力换向阀等部件组成，并与QYX-2气压仪器示值检定箱配合使用，以实现对不同类型气压仪器的计量检定。

2)气压自动检定系统主要由触摸屏、气压发生和控制器 CPC6000、气压基准表Model 745、Agilent 34401A万用表、MS220混合信号接口、GS8 气路接口、TS16串口服务器、AS800模拟开关、SP800智能电源和UPS等设备组成。

3)YKQ-20-B便携式气压发生器由PTB接口、RS-232接口、LAN接口(网口)、USB接口、触摸屏、电压、电流采集口和PU管等设备组成。

3种气压检定装置的工作原理大致相同：3种检定装置表面层都由软件程序进行控制，将设计的检定步骤固化到程序里，再通过程序向自动控制器发送指令，控制相应的设备及真空泵所连接的阀门，对整个气路进行加压或减压，最终实现气压仪器由高压到低压再到高压的计量检定。

1.2 工作特点

QYJD-1B气压仪器检定装置、气压自动检定系统和YKQ-20-B便携式气压发生器3种气压传感器检定装置的适用对象有所差别，适用环境也不同。QYJD-1B气压仪器检定装置检定对象可以是空盒气压表、空盒气压计和自动站气压传感器，可以同时检定6台空盒气压表或2台空盒气压计或4台自动站气压传感器；气压自动检定系统检定对象为自动气象站气压传感器，最多每次同时检定8台气压传感器；YKQ-20-B便携式气压发生器检定对象为自动气象站气压传感器，每次只能检定1台气压传感器。从使用环境来看，QYJD-1B气压仪器检定装置和气压自动检定系统的体积和重量比较大，不宜搬动，适用于实验室内部作业，不适合野外作业；YKQ-20-B便携式气压发生器具有体积小、控制稳定性好和控制速度及响应时间快等优点，另外，YKQ-20-B便携式气压发生器内置微型气泵和充电电池，在无220 V供电情况下可持续工作6～8 h，满足野外作业需求。

2 实验概况

2.1 检定点选择

根据JJG(气象)001-2015《自动气象站气压传感器》检定规程规定，压力检定点为：500 hPa、600 hPa、700 hPa、800 hPa、900 hPa、1000 hPa和1100 hPa。按以上检定点由低到高或由高到低的顺序进行两次压力循环的检定，在检定过程中，应平稳地升压和降压。

2.2 示值误差计算方法

按式(1)计算标准器示值平均值，按式(2)计算气压传感器各检定点测量结果的平均值。

(1)

(2)

按式(3)计算气压传感器各检定点的测量误差。

(3)

式中，Δpi为气压传感器第i个检定点测量误差，hPa；ci为标准器第i个检定点示值修正值，hPa；δpHi为气压传感器第i个检定点由高度引起的测量误差修正值，hPa。

3 检定结果对比分析

2020年5月，选取3台PTB220气压传感器，仪器编号为X4060078、E4760089、D3460003。利用QYJD-1B气压仪器检定装置、气压自动检定系统和YKQ-20-B便携式气压发生器3种气压传感器检定装置对3台气压传感器进行对比测试。在实验中，标准器和气压传感器尽量保持在同一水平面上，故δpHi可忽略不计。3种气压传感器检定装置的检定结果如表1、表2、表3所示。

表1 编号X4060078气压传感器的检定结果 hPa

表2 编号E4760089气压传感器的检定结果 hPa

表3 编号D3460003气压传感器的检定结果 hPa

从表中可以看出，3种气压传感器装置的检定结论一致性较好。在使用3种气压传感器装置检定时，3种气压传感器的示值误差均≤0.3 hPa，满足JJG(气象)001-2015《自动气象站气压传感器》检定规程规定的技术要求。表中3种气压检定装置检定同一台气压传感器时，测量结果有一定的偏差，最大偏差为0.13 hPa。产生偏差的原因主要有3个方面：一是3种标准装置内置的软件程序对数据处理的方法可能不同；二是在3种标准装置检定过程中，使用的标准器和串口服务器不同；三是3种标准装置的气密性不同。

4 结束语

QYJD-1B气压仪器检定装置、气压自动检定系统、YKQ-20-B便携式气压发生器3种气压检定装置的系统结构、工作原理、控制准确度和适用范围等方面不同，决定了3种装置的适用环境有所差异。实验室内部检定时，由于QYJD-1B气压仪器检定装置、3MS气压自动检定系统的体积较大，可优先选择这两种气压检定装置。实验室外部检定和进行野外气压传感器维护、标校时，可选择携带方便的YKQ-20-B便携式气压发生器，其内部自带超差检定程序，方便现场仪器超差检定。

从检定结果对比情况来看，3种气压检定装置检定结论的一致性很好，但测量结果有一定的偏差，最大偏差为0.13 hPa。