CN103675953B - 用于电子探空仪地面基测的检测箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高空气象观测仪器领域，尤其涉及一种用于电子探空仪地面基测的检测箱。本发明的用于电子探空仪地面基测的检测箱，包括检测箱体、温湿检测室、湿度零点器和通风干湿表，所述温湿检测室、湿度零点器和通风干湿表均设置在检测箱体内，通风干湿表设置在温湿检测室顶面的中部，湿度零点器设置在温湿检测室的一侧，温湿检测室内设置有双层循环通风风道。本发明的有益效果是：采用了双层循环式通风风道，对铂电阻通风干湿表提供稳定的风场，实现检测区温度和湿度的精确检测，采用饱和盐溶液产生和控制湿度，用标准通风干湿表测量湿度方法，实现任意湿度点的控制和快速精确检测。

Description

用于电子探空仪地面基测的检测箱

技术领域

本发明涉及高空气象观测仪器领域，特别是涉及一种用于电子探空仪地面基测的检测箱。

背景技术

高空气象观测是现代气象观测系统的重要组成部分，在气象观测中准确获得高空大气的温度、气压、湿度、风向风速等气象参数随高度分布和变化对于提高天气预报的准确性至关重要。L波段雷达探空系统及GPS探空系统是获取高空气象资料的有效手段，探空仪检测箱作为探空仪初始检测、标定修正的特殊设备在整个探空系统中具有重要的作用，具体来讲检测箱在探空系统中起到检验探空仪出厂是否合格、对整个探空系统气象参量探测值进行修正、湿度传感器活化等作用。

目前我国采用了GTS1型、GTS1-1型和GTS1-2型电子探空仪，对应使用JKZ1型、GEZ10型、XED-1型检测箱，这三种检测箱在标准器选择、箱体通风结构、湿度检测点选择等方面各不相同，制约了高空观测设备的统一化和标准化。随着GPS等探测技术的发展，出现了不同型号的电子探空仪及相应的探空仪检测箱，这些基测箱无论从原理上还是量值传递标准上都存在一定的问题，影响了高空观测质量。JKZ1型、GEZ10型检测箱存在的主要问题在于箱体结构为单层设计，造成检测区风场稳定性差，影响通风干湿表的测量准确度；温度和湿度检测值分别由热敏电阻通风干湿表获得，其中温度标准器与GTS1型和GTS1-1型探空仪温度传感器同属于使用量级仪器，不符合气象仪器测量量值传递要求。XED-1型检测箱采用铂电阻和湿敏电容作为温度、湿度标准器，采用硅压阻压力传感器作为气压标准器，湿敏电容标准器和硅压阻压力传感器在长期使用过程中存在基点漂移的问题，因此XED-1型检测箱在气象观测业务中使用会带来较大的观测误差，影响高空观测质量。检测箱采用了双层循环式风道设计，利用风道的通风，对铂电阻通风干湿表提供 稳定的风场，实现检测区温度和湿度的检测，气压标准器采用经过长时间存储的硅压阻压力传感器，其测量误差小于0.3hPa，检测箱的温度、湿度、气压标准器的选择，均满足气象仪器二等标准的量级要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种采用了双层循环式通风风道，对铂电阻通风干湿表提供稳定的风场，实现检测区温度和湿度的检测的用于电子探空仪地面基测的检测箱。

本发明的一种用于电子探空仪地面基测的检测箱，包括检测箱体、温湿检测室、湿度零点器和通风干湿表，所述检测箱体内设置有安装底板，温湿检测室和湿度零点器均设置在安装底板上，通风干湿表设置在温湿检测室顶面的中部以检测其内部的湿度，湿度零点器设置在温湿检测室的一侧，温湿检测室的另一侧靠近所述安装底板处设置有饱和盐托盘，所述检测箱体的外壁靠近温湿检测室处设置有检测室门，检测室门与检测箱之间通过O型密封圈密封，检测室门的右侧设置有检测室检测口、零点器检测口和导轨，导轨用于放置被测探空仪传感器，检测箱体的顶面与检测室检测口位置相对应处设置有检测室按钮，检测箱体的顶面与零点器检测口位置相对应处设置有零点器按钮，温湿检测室内设置有双层循环通风风道。

所述通风干湿表包括通风干湿表主体，通风干湿表主体上设置有风道，风道内设置有水盒，水盒的两侧分别设置有干球铂电阻和湿球铂电阻，干球铂电阻作为温度标准器，水盒的顶端设置有金属板，该金属板与温湿检测室的顶壁相固定，金属板上设置有塑料隔热锁钮。

所述水盒迎风和背风方向为流线型结构，并置于干球铂电阻和湿球铂电阻中间以对干球铂电阻和湿球铂电阻进行隔离，避免干球铂电阻和湿球铂电阻的相互辐射，使周围环境处于等温状态。

所述的温湿检测室内为上下双层机构，该双层机构的一端设置有轴流风扇，所述的通风干湿表设置在温湿检测室内的上层，通风干湿表上的干球铂电阻和湿球铂电阻设置在被测探空仪传感器的下风方向并与该被测探空仪传 感器的高度相同，温湿检测室的两端设置有金属平衡块，饱和盐托盘设置在温湿检测室内的下层，当温湿检测室工作时，轴流风扇吸入上层气体再吹向下层的饱和盐托盘，从而在上下层之间形成闭合且稳定的循环风，通过循环风把下层由饱和盐托盘内的饱和盐溶液控制的湿度恒定的空气吹向上层，保证了温湿检测室内温度场、湿度场、气流的均匀、稳定。

所述湿度零点器内设置有检测筒、分子筛干燥剂盒和风扇，检测筒的一端设置有检测筒盖，检测筒与检测筒盖之间通过O型密封圈密封，风扇设置在检测筒的另一端，所述分子筛干燥剂盒设置在检测筒内，分子筛干燥剂盒底部设置有方形通孔，检测筒上靠近检测筒盖的一端以及靠近风扇的一端通过循环风道相连通，当零点器工作时，风扇将空气从方形通孔吸入，并经过分子筛干燥剂盒以使空气中水分被充分吸收，形成水汽含量相对较少的干空气，干空气继续向上移送，经过循环风道内的探空仪湿度测量元件进行检测，再通过分子筛干燥剂盒的顶盖与检测筒之间的通道再送回检测筒内，以实施干燥。

所述安装底板上还设置有开关电源、散热风扇和气压传感器，开关电源设置在湿度零点器的后方，散热风扇设置在开关电源的右侧以降低检测箱体内的温度，气压传感器设置在散热风扇的前侧以测量检测箱体内的气压。

所述温湿检测室的两端分别设置有金属温度平衡块，所述的检测筒设在两个金属温度平衡块之间，所述的轴流风扇设置在饱和盐托盘的上方，轴流风扇电机产生的热量由温度平衡装置吸收，即通过金属温度平衡块吸收。

所述检测箱体上还设置有按键和显示屏。

所述通风干湿表采用铂电阻通风干湿表，作为相对湿度测量标准器。

所述气压传感器采用硅压阻压力传感器，作为大气压力测量标准器，保证检测箱提供符合计量检定要求的大气温度、相对湿度、大气压力测量数值。

由上述技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用了双层循环式通风风道，对铂电阻通风干湿表提供稳定的风场，实现检测区温度和湿度的检测；同时可提供用于探空仪地面基测的标准设备，温度标准器 测量准确度0.1℃，相对湿度测量准确度2％RH，气压测量准确度0.3hPa，符合气象仪器计量检定要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的内部结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的侧视图；

图5是图1中温湿检测室的内部结构示意图；

图6是图1中通风干湿表的结构示意图；

图7是湿度零点器的内部结构示意图。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明的用于电子探空仪地面基测的检测箱，包括检测箱体1、温湿检测室2、湿度零点器3和通风干湿表4，所述检测箱体1内设置有安装底板11，温湿检测室2和湿度零点器3均设置在安装底板11上，通风干湿表4设置在温湿检测室2顶面的中部以检测其内部的湿度，湿度零点器3设置在温湿检测室2的一侧，温湿检测室2的另一侧靠近所述安装底板11处设置有饱和盐托盘15，所述检测箱体1为双层机构，检测箱体1的外壁靠近温湿检测室2处设置有检测室门，检测室门与检测箱1之间通过O型密封圈密封，检测室门的右侧设置有检测室检测口6、零点器检测口7和导轨8，导轨8用于放置被测探空仪传感器，检测箱体1的顶面与检测室检测口6位置相对应处设置有检测室按钮9，检测箱体1的顶面与零点器检测口7位置相对应处设置有零点器按钮10，温湿检测室2内设置有双层循环通风风道。

如图6所示，所述通风干湿表4包括通风干湿表主体41，通风干湿表主体41上设置有风道42，风道42内设置有水盒43，水盒43的两侧分别设置 有干球铂电阻44和湿球铂电阻45，干球铂电阻44作为温度标准器，水盒43的顶端设置有金属板46，该金属板46与温湿检测室2的顶壁相固定，金属板46上设置有塑料隔热锁钮47。该通风干湿表4利用检测箱体1内的气流通风，无需单独的通风装置。为使气流流速即适合于检测箱体1的通风又能达到通风干湿表4要求的通风速度，在通风干湿表4的温度敏感元件处进行了导流结构设计，将水盒43迎风和背风方向做成流线型。同时用置于干球铂电阻44和湿球铂电阻45中间的水盒43对干球铂电阻44和湿球铂电阻45进行隔离，并使水盒43通过上方的固定用金属板46与温湿检测室2外壁连为一体。这样，就避免了干球铂电阻44和湿球铂电阻45的相互辐射，并使周围环境处于等温状态，有效地减小了测温辐射误差对湿度测量的影响。通风干湿表4还可采用了自动加水结构对湿球纱布上水，并配有水位检查管，使水位与湿球底端平齐，有效防止了自动上水的电测通风干湿表的湿球滴水现象。同时，采用脱脂纱布，并提供了脱脂方法，确保即使储水瓶中的水很少也能有效润湿纱布，保证了通风干湿表4的的可靠性和测量准确度。

如图5所示，所述的温湿检测室2内为上下双层机构，该双层机构的一端设置有轴流风扇21，所述的通风干湿表4设置在温湿检测室内的上层，通风干湿表上的干球铂电阻和湿球铂电阻设置在被测探空仪传感器的下风方向并与该被测探空仪传感器的高度相同，金属平衡块16设置在温湿检测室的两端，饱和盐托盘15设置在温湿检测室内的下层，轴流风扇21吸入上层气体再吹向下层的饱和盐托盘15，从而在上下层之间形成闭合且稳定的循环风，通过循环风把下层由饱和盐托盘15内的饱和盐溶液控制的湿度恒定的空气吹向上层，回流式风道结构设计保证了测试室温度场、湿度场、气流的均匀、稳定。所述的金属温度平衡块16为硬铝材料，采用金属铝的传热块的特点，把温湿检测室2内风扇运转产生的热量通过金属温度平衡块16快速传递到箱体外的空气中，以达到减慢温湿检测室内温升的效果。

如图7所示，所述湿度零点器3内设置有检测筒201、分子筛干燥剂盒202和风扇203，检测筒201的一端设置有检测筒盖204，检测筒201与检测筒盖204之间通过O型密封圈密封，风扇203设置在检测筒201的另一端， 所述分子筛干燥剂盒202设置在检测筒201内，分子筛干燥剂盒202底部设置有方形通孔205，检测筒201上靠近检测筒盖204的一端以及靠近风扇203的一端通过循环风道206相连通，风扇203将空气从方形通孔205吸入，并经过分子筛干燥剂盒202以使空气中水分被充分吸收，形成水汽含量相对较少的干空气，干空气继续向上移送，经过循环风道206内的探空仪湿度测量元件进行检测，再通过分子筛干燥剂盒20的顶盖与检测筒201之间的通道再送回检测筒201内，如此往复循环，实施干燥，最终产生相对湿度为零的环境。

所述分子筛干燥剂盒202内的分子筛干燥剂能提供相对湿度为0％RH的基测环境，NaCl饱和盐溶液提供76RH％湿度点，MgCl2饱和盐溶液提供33RH％湿度点，LiCl饱和盐溶液提供12RH％的湿度点，为探空仪湿度传感器进行基测提供不同的湿度点。

所述安装底板11上还设置有开关电源12、散热风扇13和气压传感器14，开关电源12设置在湿度零点器3的后方，散热风扇13设置在开关电源12的右侧以降低检测箱体1内的温度，气压传感器14设置在散热风扇13的前侧以测量检测箱体1内的气压。

所述检测箱体1上还设置有按键17和显示屏5。

所述通风干湿表4采用铂电阻通风干湿表，作为相对湿度测量标准器。

所述气压传感器14采用硅压阻压力传感器，作为大气压力测量标准器，保证检测箱提供符合计量检定要求的大气温度、相对湿度、大气压力测量数值。

所述饱和盐托盘15内放置各种饱和盐溶液。用不同的饱和盐溶液可以提供检测区不同的相对湿度。本发明能够提供技术指标如下：

温度测量量程：0～40℃，温度最大允许误差：±0.1℃；

湿度测量范围:10％～95％RH，最大允许误差：±2％RH；

气压测量范围：550hPa～1060hPa，最大允许误差：±0.3hPa；

检测区温度稳定性：±0.2℃，检测区温度均匀性≤0.2℃；

检测区湿度稳定性：±1％RH，检测区湿度均匀性≤1％RH；

本发明的检测箱体1的整体尺寸为300mm×400mm×200mm，检测箱箱体采用不锈钢材料，表面通过喷塑处理，温湿检测室2内气流循环采用上下回流式的双层循环通风风道。双层循环通风风道上安置标准铂电阻通风干湿表4和被检温度、湿度测量元件，被检测量元件在铂电阻通风干湿表4的上风方向，以保证铂电阻通风干湿表4内湿球蒸发的水汽不致直接吹到被检探空仪的湿度元件上。双层循环通风风道对外采取了严格的密封和保温措施以确保检测区域温度、湿度的稳定性和均匀性。本发明还可采用通风干湿表通风控制系统、零点相对湿度控制系统、饱和盐溶液湿度控制系统、测量数据显示及传输通信系统，达到优化控制，保证了大气温度、相对湿度、大气压力的准确性及检测区温度场，湿度场的稳定性和均匀性。

检测箱体1的正面装有显示屏5和六个按键17，分别用于标准器数据的显示和示值调整及湿度零点器3风扇的开关。打开检测箱体1的检测室门，将被检探空仪定位装置、被检测量元件通过温湿检测室2侧壁上插入口固定，或者直接采用检测箱体1侧壁上的检测室检测口6；检测箱体1后面有电源插座、通讯接口和气压传感器进气口。

本发明将电子探空仪支架置于温湿检测室2中并利用检测箱体1提供的输出电源供电，饱和盐托盘15中放置硫酸钾饱和溶液，开启检测箱1的开关，显示屏5将呈现检测区温度、湿度、气压要素的标准值，并可通过检测箱体1的RS232串口输出到探空仪地面基测软件，探空仪传感器测量的温度、湿度、气压要素数值同时输出到探空仪地面基测软件，利用检测箱标准器测量结果对探空仪测量结果进行检测。

本发明采用饱和盐溶液产生和控制湿度，用标准通风干湿表测量湿度方法，解决了静态平衡时间长而动态误差大的问题。即采用轴流风扇搅拌空气的方法，以加速液面湿度与空气湿度的平衡，用标准湿度测量仪器解决湿度标准值准确的问题。采用加大液面面积和气流平行通过液面的方法进一步加 速湿度平衡，不但减少了平衡时间，同时还提高湿度场的稳定，均匀性。作为湿度量值传递标准的饱和盐溶液只作为对湿度场的控制物质，不采用其理论湿度值作为湿度标准值，而用比其高一个准确地等级的铂电阻通风干湿表提供湿度的标准值。用上述原理制作的探空仪检测相，对湿度测量元件校准一个点的时间通常为3min～5min，符合探空仪湿度地面基值测定的规范要求。

本发明的温度测量满足如下技术指标，测量范围：0—40℃，分辨力：0.01℃，最大允许误差：±0.1℃，干湿表测温传感器配对误差：±0.06℃。

本发明的湿度测量满足如下技术指标，测量范围：10—95％RH，分辨力：0.1％RH，最大允许误差：±2％RH。

本发明的气压测量满足如下技术指标，测量范围：5500—1060hPa，分辨力：0.1hPa，最大允许误差：0.3hPa。

本发明的检测箱中探空仪检测区温度稳定性指标±0.2℃，均匀性指标0.2℃，湿度稳定性指标±1％RH，均匀性1％RH。

包括以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于电子探空仪地面基测的检测箱，包括检测箱体、温湿检测室、湿度零点器和通风干湿表，其特征在于，所述检测箱体内设置有安装底板，温湿检测室和湿度零点器均设置在安装底板上，通风干湿表设置在温湿检测室顶面的中部以检测其内部的湿度，湿度零点器设置在温湿检测室的一侧，温湿检测室的另一侧靠近所述安装底板处设置有饱和盐托盘，所述检测箱体的外壁靠近温湿检测室处设置有检测室门，检测室门与检测箱之间通过O型密封圈密封，检测室门的右侧设置有检测室检测口、零点器检测口和导轨，导轨用于放置被测探空仪传感器，检测箱体的顶面与检测室检测口位置相对应处设置有检测室按钮，检测箱体的顶面与零点器检测口位置相对应处设置有零点器按钮，温湿检测室内设置有双层循环通风风道。

2.如权利要求1所述的用于电子探空仪地面基测的检测箱，其特征在于，所述通风干湿表包括通风干湿表主体，通风干湿表主体上设置有风道，风道内设置有水盒，水盒的两侧分别设置有干球铂电阻和湿球铂电阻，干球铂电阻作为温度标准器，水盒的顶端设置有金属板，该金属板与温湿检测室的顶壁相固定，金属板上设置有塑料隔热锁钮。

3.如权利要求2所述的用于电子探空仪地面基测的检测箱，其特征在于，所述水盒迎风和背风方向为流线型结构，并置于干球铂电阻和湿球铂电阻中间以对干球铂电阻和湿球铂电阻进行隔离，避免干球铂电阻和湿球铂电阻的相互辐射，使周围环境处于等温状态。

4.如权利要求1所述的用于电子探空仪地面基测的检测箱，其特征在于，所述的温湿检测室内为上下双层机构，该双层机构的一端设置有轴流风扇，所述的通风干湿表设置在温湿检测室内的上层，通风干湿表上的干球铂电阻和湿球铂电阻设置在被测探空仪传感器的下风方向并与该被测探空仪传感器的高度相同，温湿检测室的两端设置有金属平衡块，饱和盐托盘设置在温湿检测室内的下层，当温湿检测室工作时，轴流风扇吸入上层气体再吹向下层的饱和盐托盘，从而在上下层之间形成闭合且稳定的循环风，通过循环风把下层由饱和盐托盘内的饱和盐溶液控制的湿度恒定的空气吹向上层，保证温湿检测室内温度场、湿度场、气流的均匀、稳定。

5.如权利要求4所述的用于电子探空仪地面基测的检测箱，其特征在于，所述温湿检测室的两端分别设置有金属温度平衡块，所述的轴流风扇设置在饱和盐托盘的上方，轴流风扇电机产生的热量由温度平衡装置吸收，即通过金属温度平衡块吸收。

6.如权利要求1所述的用于电子探空仪地面基测的检测箱，其特征在于，所述湿度零点器内设置有检测筒、分子筛干燥剂盒和风扇，检测筒的一端设置有检测筒盖，检测筒与检测筒盖之间通过O型密封圈密封，风扇设置在检测筒的另一端，所述分子筛干燥剂盒设置在检测筒内，分子筛干燥剂盒底部设置有方形通孔，检测筒上靠近检测筒盖的一端以及靠近风扇的一端通过循环风道相连通，当零点器工作时，风扇将空气从方形通孔吸入，并经过分子筛干燥剂盒以使空气中水分被充分吸收，形成水汽含量相对较少的干空气，干空气继续向上移送，经过循环风道内的探空仪湿度测量元件进行检测，再通过分子筛干燥剂盒的顶盖与检测筒之间的通道再送回检测筒内，以实施干燥。

7.如权利要求1所述的用于电子探空仪地面基测的检测箱，其特征在于，所述安装底板上还设置有开关电源、散热风扇和气压传感器，开关电源设置在湿度零点器的后方，散热风扇设置在开关电源的右侧以降低检测箱体内的温度，气压传感器设置在散热风扇的前侧以测量检测箱体内的气压。

8.如权利要求1所述的用于电子探空仪地面基测的检测箱，其特征在于，所述检测箱体上还设置有按键和显示屏。

9.如权利要求1所述的用于电子探空仪地面基测的检测箱，其特征在于，所述通风干湿表采用铂电阻通风干湿表，作为相对湿度测量标准器。

10.如权利要求7所述的用于电子探空仪地面基测的检测箱，其特征在于，所述气压传感器采用硅压阻压力传感器，作为大气压力测量标准器，检测检测箱内的大气温度、相对湿度、大气压力测量数值。