PTB210气压传感器基于3MS系统的检定方法及误差订正研究

PTB210气压传感器基于 3MS系统的检定方法及误差订正研究

孙贞 王华章 李晶晶

（ 1.大连市气象装备保障中心 辽宁 大连 116001）

摘要：大连市自动气象站使用的气压传感器大都是芬兰维萨拉公司生产的PTB210型数字式气压传感器。我中心计量检定实验室使用3MS计量检定业务管理系统对气压传感器进行计量检定，能够对传感器进行批量检定，节约了时间成本，使检定工作更加智能化。本文介绍了通过3MS系统检定气压传感器的方法步骤，并通过每年检定的气压数据分析研究发现了气压传感器会随着时间的变化误差值呈现正增长，根据这个现象，使用软件对检定超差传感器进行误差订正。

关键字：气压传感器；检定方法；误差订正

1 引言

为了保证气压传感器数据准确可用，根据气压计检定规程要求，需每年对传感器进行计量检定。对于实验室检定超差的气压传感器将通过软件进行误差订正直至检定合格，使传感器能够继续在自动站上使用。

2 PTB210气压传感器工作原理

PTB210型气压传感器是采用硅电容式绝对压力敏感元件，当外界大气压力发生变化时，硅膜盒的弹性膜片随之产生形变而引起硅膜盒平行电容器电容量的改变，通过测得电容量来测量大气压力。这种传感器具有较高的可靠性、准确性、稳定性和免维护等特点。

3 传感器检定方法及步骤

3.1 3MS计量检定业务管理系统

3MS计量检定业务管理系统是为全国气象部门统一开发的省级气象计量检定业务管理平台，该系统将所有检定设备通过串口、网络、软件集成在一起，能够提供自动站传感器室内检定的自动化计量检定平台，使计量检定管理规范化、标准化。

3.2 气压传感器实验室检定使用的计量标准器具

3.3 检定规程

JJG(气象)001—2015 自动气象站气压传感器检定规程

JJG1084-2013 数字式气压计

3.4 检定前的准备工作

3.4.1 外观检查

目测检查传感器外观应完好无损，不应有影响计量性能的锈蚀和损伤，各部件应装配牢固，不应有松动脱焊或接触不良等现象；气压传感器铭牌应完整、清晰。

3.4.2 线路及气孔连接：

每次最多可检定8台气压传感器。

PTB210气压传感器有4根接线，分别为绿（信号发送）、灰（信号接收）、粉（电源正）、蓝（电源地线），检定时在接线板上气孔及线路连接方式如下图：

3.5 检定环境要求

气压传感器检定的环境要求是：温度（20±2）℃，湿度不大于85%RH。

3.6 测试气压发生器是否漏气

3.6.1 检测内部漏气

在气压发生器CPC6000触摸屏上点击“设置”—“控制器”—“测试”—“输出口”打开，变化率若小于1，则说明内部不漏气，否则表示内部漏气，需进行维修。

3.6.2 检测外部漏气

在气压发生器CPC6000触摸屏上点击“控制”—变化率每秒小于1，则说明外部不漏气，否则表示外部漏气，需检查各气孔连接处。

3.7 3MS系统录入

将仪器号码录入“大连市气象计量检定业务管理系统”（即3MS检定系统），网址为 http://10.90.18.152。

3.7.1 登录系统

收发人员登录3MS系统，输入各自的用户名和密码。

3.7.2 仪器登记

进入“仪器收发”—“送检登记”菜单，录入待检传感器信息后，点击“添加”。

3.7.3 仪器交接

进入“仪器收发”—“仪器交接”菜单，将待检定传感器转交到检定员账号下，点击“提交”即可打印出仪器送检交接单。

3.7.4 仪器挑选

检定员登录3MS平台进行仪器接收挑选，进入“仪器检测”—“仪器挑选”菜单，选择“检测类型”为“气压”、“检测项目”为“气压自动检定”，并选择本次检定使用的计量标准、标准器具、规程和要检定的传感器，并“生成空白原始记录”。

3.8 检定

1、打开气压检定组中的UPS电源，将机柜中的所有设备电源全部打开。

2、打开气压检定程序（参数设置要选择“基于系统平台”），输入用户名及密码，进入气压检定系统。（若检定气压传感器为数字量，“被检设备信号类型”选为“RS232”,模拟量则选为“ANALOG”，数字量、模拟量同时检定选为“RS232+ANALOG”）。

4、挑选要检定的气压传感器，设置每台传感器对应的波特率（数字型），并按照检定规程设定气压检定的检定点(按照检定顺序设定)：500hpa、600hpa、700hpa、800hpa、900hpa、1000hpa，1100hpa，逐点进行两次压力循环检定；

6、按照检定规程设置好检定点后，点击“开始”按钮，开始检定,软件将通过网络串口控制气压发生器，按照设定的气压检定点进行逐点按顺序进行检定；

7、先检定500hpa,逐点依次升至1100hpa，每隔100hpa稳定读数，再依次降至500hpa，循环2次。每个检定点到达设定温度稳定1分钟后开始读数，每次读3组数据；

8、检定结束后弹出“检定完毕”对话框，点击“确定”按钮，结束传感器的读数环节，查看传感器读数与标准器的差值是否大于0.3hpa,若大于0.3hpa，则该传感器判定为不合格；

9、弹出“提交审核”页面，根据气压检定有效期为1年的期限修改有效期，并“提交审核”；

10、检定结束后，退出检定软件，关闭气压检定组UPS电源；

11、审核人员（检定员与审核员不能为同一个账号）登录3MS检定系统，对检定的气压数据进行逐个审核和批准。

13、证书打印（“证书操作”—“证书打印”，选择要打印的传感器），签字盖章；

14、将检定合格的气压传感器粘贴上有效期标签存放待用。

4 PTB210气压传感器误差订正

PTB210气压传感器检定完成后，可能会有部分传感器的误差超出规程要求的±0.3hpa,即该传感器不合格不可用，这时需要进行误差订正，再次检定合格后方可继续使用。通过对几年来超差传感器的检定数据进行分析发现，随着时间的变化，气压传感器误差（测试值-标准值）都是由负值逐渐变为正值，直至超过±0.3hpa，因此在进行订正时需要根据检定时各检定点的误差值将订正值都修改为负值。对PTB210型气压传感器进行订正，我们使用的是芬兰维萨拉公司专用的调试软件。

4.1 线路连接

在使用软件对超差PTB210气压传感器进行误差订正前，需将超差传感器的粉、蓝线分别接到12伏直流稳压电源的正、负极上，将灰色线RX端、绿色线TX线（即信号收、发线）分别接到USB转RS232线 的3和2号端子上，最后将USB接口连接到装有调试软件的电脑上。

4.2 软件订正方法

线路连接好后，打开专用软件PTB210-Wizard，进入软件初始界面，开始对编号为P3430312的超差传感器进行订正。

点击“ReadPTB210”按钮，开始读取传感器的版本信息和传感器的8个检定点的初始订正值。需要修正的8个检定点分别为500、600、700、800、900、1000、1060、1100hpa，根据气压传感器检定规程要求，需要对传感器进行7个整百点的两次循环检定，1060hpa是不进行检定的，因此在对该点进行订正时可以采用内插法计算出其订正值。

版本信息

初始修正值

8个检定点

在这个界面里，如果有需要，可以修改该传感器的版本信息。根据传感器检定的原始数据误差值对MPC_1至MPC_8的检定点进行传感器修正值订正。下图即为P3430312的检定数据。7个检定点中，误差值超过0.3hpa的检定点为5个点，并且误差值均为正值。

对初始修正值进行修改，新的修正值需将传感器的检定点误差趋于0.0hpa，则要用初始修正值+（-误差值）来得到新的修正值。而根据气压传感器数据正漂移的特点，延迟再次调整的时间，一般将传感器的误差调整在-0.2hpa左右，所以调整时的新修正值则为初始修正值+（-误差值）+（-0.2hpa）。

录入新的修正值后，点击Write PTB210按钮,弹出PassWord对话框，输入密码后，新的修正值将重新写入该传感器中，作为下次调整的初始修正值。

4.3 结果验证

为了验证订正值的调整情况，确定该传感器是否合格可用，还需对调整后的传感器进行重新检定。下图即为传感器P3430312的检定数据。

检定结果证明该传感器的调整非常成功，误差值均小于0.3hpa，在合格范围内且为负值，可以继续使用。当然，有时候一次调整不一定能够成功，这时还需进行再次调整，直至检定合格。

5 结语

在自动气象站的使用中，为了提高气象数据的准确性，传感器检定工作是至关重要的，利用3MS检定系统进行批量检定，大大提高了工作效率。而在检定过程中，传感器超差也是非常常见，通过专用软件和检定原始数据对使用多年的超差传感器进行调整，使传感器能够继续使用，不但提高了传感器的利用率，还节省了业务开支，在业务经费逐年压缩的当下意义重大。

参考文献

[1]蔡海洋. PTB210气压传感器的校准与调整[J]. 南方农机, 2018, 049(018):70.

[2]孟宪罗, 汤达章, 蒋涛. 基于串口通信的PTB220气压传感器误差自动调整系统设计[J]. 气象科技, 2017(05):49-55.

作者简介：孙贞（1978.8）女，汉族，辽宁省瓦房店市人，本科学历，工程师，从事气象计量检定、装备保障工作。