全自动气压传感器检定系统设计与实现

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1、全自动气压传感器检定系统设计与实现陈 凯 魏根宝（安徽大气探测技术保障中心合肥 230031）摘要 自动气象站检定是依据相关检定规程定期对自动气象站各要素传感器性能进行评定，保证各要素量值的准确传递。本文就气压传感器全自动检定系统实现精密自动检定设计方案、设备选型、系 统实现以及工作流程等方面进行介绍。关键词 气压传感器 全自动检定系统 自动气象站引言随着“大气监测自动化项目”一期工程的实施,中国气象局在全国气象台站已装备了1600 多套自动气象站，且将继续建设自动气象站，增加探测大气环境的密度。按照气象部门的管 理要求,必须对自动气象站所采用的传感器进行周期性检定、校准。这将大大增加各省级气

2、 象检定所的工作任务。为提高工作效率，减少人为误差，提高检定的准确性和一致性。全自 动自动站气压传感器检定系统的研发，成为适应自动气象站发展的必备条件。现就全自动气 压传感器检定系统的设计与实现进行说明。1 设计方案1.1 总体设计全自动气压检定系统具备检定自动气象站气压传感器的全自动工作方式，允许人工介入 进行手动的工作方式。系统能够实现气压传感器的数字量或模拟量的数据采集、数据处理、 数据存储及自动气象站气压传感器的检定过程的全自动控制，检定结束后，数据存入本地计 算机，同时提供已检设备的历史检定记录查询和打印，检定证书打印。系统软件基于Windows 平台，采用Delphi语言编写。注：

3、本省采用的气压传感器为VAISALA公司的PTB220气压传感器，它有三种输出方式（软 件可设的RS232输出，TTL电平输出：模拟（电压/电流）输出，脉冲输出），根据我省使用 的CAWS600型自动气象站由北京华创升达高科技公司和天津气象仪器厂共同研制和开发的 采集器为模拟量数据采集，故为保证检定准确可靠，在新系统检定过程中，提供模拟量检测， 改变以往只能进行数字量检测的单一模式。1.2 系统组成与工作模式系统采用工控机为核心,数字量采集可以通过工控机自带的RS232串口直接进行软件采 集，模拟量通过多路扫描开关数字多用表（美国KELTHLEY 2000）转换成数字量传递给计算 机软件采集，

4、环境温湿度采集VAISALA HMP233进行自动采集或人工输入，气压标准器（美 国Paroscientific 745）,气压控制发生器（Mensor CPC6000）,压力连接管，双路输出直 流稳压电源，漏电保护开关，UPS电源，气压检定系统软件（1.0）。环境皋集图1 系统组成简图自动检定系统将检定过程中的物理量进行数字化处理，以数字化标准器为标准，采集环 境温湿度，通过RS232串口进行通讯。在主菜单上进行检定单位和标准器信息输入并注册进入软件系统、环境温度自动采集或 人工输入选择、被检仪器及端口注册进入软件系统、检定点注册进入软件（三种模式：自动 检定点、选择检定点、动态检定点），启

5、动测量及结果中的自动检定程序，压力发生器通过 压力软管使被检仪器和标准器达到预设稳定点后，从专用采集器和数字标准器同步读取环境 温湿度和标准表读数，数据经过计算机运算处理后，根据预设程序向控制器发出相应指令， 对检定过程进行控制每个检定点稳定1.5min后开始读数，同时读取标准器、传感器的量值， 然后每隔2s读取1次，共10次，取平均值。然后自动转换至下一个预设检定点，直至检定 过程结束，数据自动保存在本地数据库中，给出检定结果。并提供检定记录的查询和打印。 1.3 系统软件设计系统软件采用Delphi语言进行编程，采用RS232串行接口进行通讯，其核心是实现对 数字式标准器及通过专用采集器获

6、得气压传感器模拟量或数字量的数据采集、数据计算、数 据处理、数据判断、数据存储、记录打印，对全自动气压传感器检定系统的自动化控制。全自动检定系统每次可检定18个传感器，对应com1com8 口，com9为气压标准控制 器，com10为多路扫描开关数字多用表，com11为环境温湿度采样，com12为气压标准器。图 2 软件系统设计流程图 3 软件设计图（1）图 4 软件设计图（2）: “卜 UCjIiCsKIEO1I ” I Z - a-XInrib 鼻 MW蜿I mi-HP JIrii rlKiHHKr .x*v e*u s*? 寿 kPnllv4rrllHH 圍霆囂la雷ISIS带羸爲益=袈

7、图 5 软件设计图（3 ）图 6 软件设计图（4）2 系统设备的选择 计算机采用的是工控机，其接口丰富，性能稳定可靠，抗干扰能力强。模拟量采集选用KEITHLEY六位半数字万用表和多路扫描开关，能够进行6位半，20路 数据采集。能够满足软件要求的8路模拟量高精度数据采集。气压标准器选择作为二等标准的Paroscientific 745,能够满足气压计量标准（测量范 围：5001100hpa，分辨率:0.01hpa,最大允许误差：+0.008%FS）。气压发生器装置为Mensor CPC6000 （测量范围：5501100hpa,气压控制0.03%FS）, 满足气压传感器的使用范围（测量范围60

8、01050hpa，分辨率：0.1hpa）。环境温湿度采集使用VAISALAHMP233 （温度测量范围：-4080。匕准确度优于0.08。0 湿度测量范围：0100%，准确度+2%）满足试验室环境采集要求。标准电源：能够提供036v直流和0-220v交流稳压电源。3 系统特点3.1、自动化程度高 只要录入被测传感器信息和连接被测设备，本系统就可在无人值守情况下实现全自动设备检定。3.2、系统稳定可靠 采用可靠的工控机系统，稳定的电源系统，高精度数据采集系统，高精度的标准器，按照检定相关规范的要求设计，工作流程符合检定规范要求。3.3、操作简便，灵活多样 提供检定方式多样化选择（自动，自定义）,拓展了系统的实用性。4 小结本系统设计各项指标功能均能够达到设计要求，可自动检定我国气象系统现用自动气象站配套的气压传感器。能够模拟自动化气象站气压传感器实际使用环境，在无需Dt50/Dt500模拟数据采集器配合下，进行气压传感器的模拟量检定，解决了室内检定的自 动化问题，提高了检定的便捷性。系统稳定可靠，提高了检定工作的准确性和工作效率，大 大降低了检定人员的劳动强度。参考文献：1 中国气象局 中华人民共和国气象行业标准2 李伟，贺晓雷，齐久城等气象仪器及测试技术气象出版社2010.33 张世昌等 气象技术装备保障手册自动气象站 中国气象局综合观测司 2011.5