大氣低壓模擬艙研制與初步應(yīng)用.pdf

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1、第43卷第l期氣象科技Vo1．43。No．12O15年2月METE0RoLoGICALSCIENCEANDTECHN0LoGYFeb．2O15大氣低壓模擬艙研制與初步應(yīng)用田宏民鄭向東湯潔。林偉立。楊文(1成都信息T程學(xué)院，成都610225；2中國(guó)氣象科學(xué)研究院，北京100081；3中圍氣象局氣象探測(cè)中心，北京100081；4中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，北京100012)摘要本文介紹了自主研制大氣低壓模擬艙基本參數(shù)及其性能測(cè)試和初步應(yīng)用結(jié)果。艙體尺寸為550～600mm，長(zhǎng)600mrll，具備自動(dòng)和手動(dòng)兩種氣壓控制方式，艙內(nèi)極限低壓可達(dá)2．1hPa。

2、測(cè)試表明：在抽氣時(shí)艙內(nèi)氣壓變化率平均4．1hPa／s，艙內(nèi)氣壓對(duì)數(shù)與抽氣時(shí)間在量程范圍內(nèi)基本呈線性變化，壓力響應(yīng)特性曲線隨著氣壓的降低而降低；放氣時(shí)艙內(nèi)氣壓變化率平均6．6hPa／s，值在100hPa附近達(dá)到最大且向氣壓的高、低兩個(gè)方向減小。艙內(nèi)壓力響應(yīng)靜態(tài)點(diǎn)測(cè)試在10S到1min內(nèi)為2。2～3．6，1～10min為3．6±1_8。漏氣率在10rain內(nèi)為0．4Pa／min，實(shí)際壓力控制偏差在1O、2O、40min和1h內(nèi)分別為0．04、0．1、0．19和0．25hPa。應(yīng)用低壓模擬艙對(duì)美圍SPC一6A型臭氧探空儀在100hPa以下泵效訂正

3、系數(shù)測(cè)量的結(jié)果與廠家提供的校準(zhǔn)曲線對(duì)比顯示結(jié)果較好，偏差在70hPa以上泵效小于2．5、35～70hPa小于5、20~35hPa小于6％、2OhPa以下小于5。低壓模擬艙滿足氣象探空儀器檢測(cè)的低壓環(huán)境需求。關(guān)鍵詞低壓模擬艙；抽氣效率；漏氣率隨氣壓變化的特征[2]，電化學(xué)反應(yīng)池里濃度為1弓l言的不飽和碘化鉀溶液對(duì)臭氧反應(yīng)的活性也會(huì)隨著氣探儀作為一種重要的觀測(cè)手段廣泛應(yīng)用于全壓降低而降低，同時(shí)隨著溶液蒸發(fā)的加劇而增強(qiáng)l3j。球的氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)中。在探空儀放飛之前，在地面我國(guó)目前國(guó)產(chǎn)臭氧探空儀的研制主要采用電化學(xué)反進(jìn)行模擬低氣壓環(huán)境下的測(cè)試是檢定探

4、空儀的手段應(yīng)池方法]，所以對(duì)臭氧探空儀性能在不同氣壓下之一。1963年上海氣象儀器廠生產(chǎn)了GJM3型探的檢測(cè)是非常必要的。在這樣一個(gè)需求的背景下，窄儀氣壓檢定箱，主要利用氣密性的圓筒，桶蓋上裝我們研制一種低壓模擬艙，并對(duì)低壓模擬艙的性能有鋼化玻璃觀察窗，桶底裝有連接空氣閥和真空閥參數(shù)按國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行測(cè)試。在這基礎(chǔ)上利用的一通管，利用抽氣、放氣控制閥控制氣壓容器內(nèi)氣低壓模擬艙對(duì)美國(guó)SPC公司生產(chǎn)的6A型國(guó)際通用壓。隨后，出現(xiàn)了DYF2型空盒氣壓表刻度檢定箱的臭氧探空儀和國(guó)產(chǎn)臭氧探空儀的泵效系數(shù)進(jìn)行測(cè)以及自動(dòng)化程度較高的YEI-1型氣壓檢定

5、等設(shè)備，試。本文主要介紹這一環(huán)境低壓模擬艙的設(shè)計(jì)、研這些T作推動(dòng)了我國(guó)氣象探空事業(yè)的發(fā)展。2002制性能測(cè)試以及對(duì)SPC一6A型臭氧探空儀的泵效系年，中國(guó)氣象局發(fā)布了第一個(gè)相關(guān)氣壓鑒定箱的標(biāo)數(shù)的測(cè)量結(jié)果。準(zhǔn)(QX／T15—2002)l1，該文件規(guī)定氣壓設(shè)定點(diǎn)誤1系統(tǒng)設(shè)計(jì)差為±1hPa，氣壓室漏氣率不大于每10min0．3hPa。1．1總體結(jié)構(gòu)采用活塞式泵抽氣的電化學(xué)反應(yīng)池型臭氧探空?qǐng)D1是低壓環(huán)境艙設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖，該設(shè)備總體為儀在測(cè)量大氣臭氧分壓的精度上表現(xiàn)出泵抽氣效率立式結(jié)構(gòu)，臥式、呈圓柱模擬艙體位于上部，控制系http：／／www．qxkj．

6、net．cn氣象科技公益性(氣象)行業(yè)項(xiàng)(GYHY201106041)資助作者簡(jiǎn)介：田宏民，男，1987年生，碩士研究生，主要從事氣象雷達(dá)、臭氧探空研究，Email：tianhongmin@163．corn收稿日期：2OJ4年1月20日；定稿日期：2O14年3月5日*通信作者．Email：zhengxd@cams．cm3．gov．cn第1期田宏民等：大氣低壓模擬艙研制與初步應(yīng)用統(tǒng)和真空泵等設(shè)備置于模擬艙體下部的機(jī)柜內(nèi)(詳空系統(tǒng)。見圖2實(shí)物照片)。低壓模擬艙為密封結(jié)構(gòu)，它由壓1．3控制系統(tǒng)力系統(tǒng)(抽氣／放氣系統(tǒng))、控制系統(tǒng)和模擬艙體組控制系統(tǒng)

7、主要由控制器、數(shù)字顯示屏、控制按成。設(shè)備整體高度為1450mm。控制系統(tǒng)可以根鈕、壓力傳感器等組成(圖3)。通過控制器設(shè)定目據(jù)預(yù)先設(shè)定的壓力值，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)氣壓的穩(wěn)定。標(biāo)氣壓范圍，當(dāng)啟動(dòng)自動(dòng)模式后，控制器會(huì)根據(jù)壓力傳感器反饋的壓力值，控制壓力系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實(shí)序號(hào)名稱現(xiàn)設(shè)定值。手動(dòng)模式是通過人工直接進(jìn)行抽氣和放1傳感器卡箍氣操作，以達(dá)到目標(biāo)氣壓。艙內(nèi)的氣壓狀態(tài)和需要3電磁放氣閥4箱體設(shè)定的目標(biāo)艙內(nèi)氣壓，可以直接顯示在數(shù)字顯示屏●b儲(chǔ)能罐直觀反映低壓模擬艙的氣壓狀態(tài)。6真空泵軸霧過濾器8真空電磁閥9電氣控制lO數(shù)顯真空計(jì)ll波紋管『12航空插

8、頭l3觀察窗14不銹鋼腔體圖1低壓環(huán)境倉設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖3控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1．4模擬艙模擬艙采用前全開門設(shè)計(jì)。材質(zhì)采用304不銹鋼，拋光精度R≤0．6制作，板材厚度5mm。其結(jié)構(gòu)圖如圖1