[科普中国]-基准探空仪

简介

基准探空仪是一种测量精度较高的探空仪，可以用来与一般探空仪对比，作为确定误差的参考基准。目前国际上有芬兰、西德、日本、苏联四种基准探空仪，都只是作为测温基准。它们的感温元件都是细金属丝，除芬兰是利用长度变化测温外，其他三种都是应用金属丝电阻随温度的变化。四种基准探空仪的测温滞后误差都非常小，辐射误差也很小，只有芬式须加订正。1

局限基准探空仪可用来对常规探空仪进行质量监测，但还不能视为一种完全准确的标准仪器。对于气压和湿度测量，还没有能作基准的探空仪。1

举例芬兰使用的Vaissala探空仪多年来陆续改进，发展新的型号，但基本原理没有改变。主要的改进是使用新的感应元件，发射机频带也有改变。芬兰的RS16变高频式探空仪，于1969年9月世界气象组织批准作为国际基准探空仪之一。现简介如下。

R816探空仪的感应元件：温度元件采用铝合金丝，其直径为0.13mm，长度为130mm。经由因瓦刚丝，一端接在固定支架，另一端联接调谐电容的可动片。弹簧使测温铝合金丝伸直。随温度，变化，铝丝的长度改变，使电容变化。测温范围为+40--85℃，分辨率为土0.1℃。这种元件的热滞系数很小(1000hpa，通风速度4m/s时为0.2s，在1hpa时约为1.6s)。辐射误差也很小，在10hpa高度的辐射误差大约是0.22℃-0.55℃，太阳高度角大时，辐射误差大。气压元件采用温度系数很小的镍铬钛膜盒带动可变电容器。为丁提高低压测量精度，使用两个不同量程的膜盒，一个量程为1050-0hpa，分辨率±1hpa；另一个量程为100-0hpa，分辨率为±0.1hpa。湿度元件采用滚压毛发带动一个可变电容器，相对湿度测量范围为0-100%，分辨率为1%。1

探空仪的改进改进探空仪的关键是感应元件的改进。过去传统使用的各种形变元件性能不断改进，但总的趋势是改用电子元件，以提高灵敏度，减少各种误差(滞后误差、辐射误差、机械传动误差等)。改进三种元件的进展情况是：

温度元件主要是采用滞后误差及辐射误差很小的细金属丝或较小的热敏电阻(细棒状、薄片状)，并且不使用防辐射罩。热敏电阻上面加防辐射层，镀银.或镀铝薄膜对长、短波辐射都有良好反射能力，我国使用的碱性碳酸铅涂层，对日光的反射率可达93%，辐射误差已可减少到1℃以内。直接暴露在外的热敏电阻，夜间探测时的长波辐射误差，采取隔离长波辐射的措施后可以大大减少。

对气压元件，主要是改进100hpa以下低压测量精度。目前采用的方法，一种是使用两组量程不同的空盒，低压时使用如1000hpa的另-组空盒，使高空测压分辨率提高；第二种是改用沸点测压瓶，对其他压敏元件也正在试验中；第三种是取消测压元件，利用雷达测高及探空仪的温、湿测值反算气压。这样不仅节省了探空仪的元件，简化了结构，而且又省去气压检定手续，反算的气压值也比探空仪测压值准。

湿度元件的改进是一个难题。现有湿度元件的主要缺陷是重复性差和低温、低湿时的性能较差。炭膜湿敏电阻和最近出现的薄膜湿敏电容在低温时的滞后系数已比肠衣和毛发等大大减少。尤其湿敏电容的温度系数小，又与相对湿度有线性关系，是很有发展前途的元件。此外，西德使用干湿球方法测高空湿度，在重复性及精度上有优越性，但在低温（-30℃以下)低温情况下性能仍然较差。1