测试、校准和相互比对

  Aaron ·  2008-03-21 23:48  ·  24006 次点击
第32章测试、校准和相互比对
32.1概论
在WMO公约第二条(c)中阐明了WMO的宗旨之一,是“促进气象观测和相关观测的标准化,保证观测记录和统计资料出版物的统一。”。为此目的,已经制定了一系列标准的操作程序和推荐的规范,而它们的基本内容已包含在本“指南”中。只有当全面的质量控制(QC)方案实施于各种仪器和站网工作时,才能获得有效的观测数据。QC方案的基本组成是校准和测试。其他组成还包含对各种要求给出明确的定义,以及根据各种要求、安装场地的标准、维护和后勤的状况等,审慎地选择仪器。编制校准和测试计划时必须考虑上述的这些其他组成。在国际范围内,可在扩充的QC方案中包括相互比对,这对于建立具有兼容性的资料集是很重要的。
因为标准化的重要性超越了国界,一些世界气象组织的区协已建立了区域仪器中心①,
以组织和协助开展标准化和校准方面的活动。区域仪器中心的职责范围和所在地见第一编
第一章的附录32.A。
在测试和评估的许多方面已有国家的和国际的标准和指南,应将其恰当地使用。本章中将会涉及到其中的一部分。
32.1.1定义
计量名词的定义由国际标准化组织(ISO,1993)给出。其中的许多名词定义已在第一编第一章中加以复述,而在本章中为了方便又对其中的一些加以重复。这些名词术语不是普遍使用的,而且在某些方面与气象常用的名词术语有差异。但是,建议在气象领域中使用ISO的定义。ISO文件是国际计量局,国际法制计量组织,国际电工委员会和其他类似的国际组织的联合产物。
ISO术语与通常的用法特别在以下方面有不同之处:
(测量的)准确度(accuracyofameasurement)是测量的结果和它的真值趋于一致的接近程度,是一个定性的名词。仪器的准确度是仪器的响应对真值接近的能力,也是一个定性的名词。当提到某一仪器或某一测量值有高准确度,则此准确度定量的量度是不确定度(uncertainty)。不确定度被表示成离差(dispersion)的度量,如同标准偏差(standarddeviation)或
置信水平(confidencelevel)。
测量的误差(errorofameasurement)是测量结果减去真值(偏差(deviation)为另一
个符号),由随机误差(randomerrors)和系统误差(systematicerrors)组成(偏移(bias)
通常作为系统误差)。
重复性(repeatability)可用统计法表示,是在恒定不变的(给定的)条件下多次测量的结果接近一致的程度。
①由仪器观测方法委员会第九次会议(1985年)建议。
复现性(reproducibility)是在不同的给定条件下测量结果接近一致的程度。
ISO没有定义精密度(precision),并且建议不使用这个名词。
32.1.2测试和校准方案
在使用由气象专用传感器得出的大气测量结果之前,回答下列一些问题是必要的:
(a)传感器准确度或系统准确度是多少?
(b)当站网中拥有这样的测量系统或传感器时,测量结果的变异性是多少?
(c)当传感器或测量系统的布设位置发生变化时,所提供的数据会有何种变化或偏移?
(d)当对相同的气象要素进行测量时,更换传感器或测量系统会对数据产生何种变化或偏移?
为了回答上述问题和为了保证用气象传感器或测量系统取得的测量结果有效和相关,
就需要进行某些校准、实验室测试和功能测试。
应当根据测量系统和传感器在使用时预期的气候变化、环境状况和电磁干扰(EMI)等条件制定出校准和测试方案并使之标准化。例如,要考虑的因素应包括温度、湿度和风速的预期测量范围;传感器或测量系统是否要在海洋环境中或在有浮尘或扬沙的环境中运行;电压和相位的预期变化,以及信号传输线和电力传输线的电瞬态的预期变化;预期的EMI平均值与最大值。气象部门可以从私人实验室和公司有偿地获得校准和测试的服务,或者设立测试机构以提供这种服务。最为重要的是在任何测试方案中对两个相同的传感器或测量系统都应该进行单独的测试。这样才能确定传感器或测量系统的变异性,也能发现设施的问题。
32.2测试
32.2.1测试的目的
对传感器和测量系统进行测试是为了获得它们在规定条件下使用时的性能资料。制造商一般都要对其生产的传感器或测量系统进行测试,而且,有时还会根据所得的测试结果出版操手册。但是,对于使用者来说,特别重要的是要按照自己的测试方案对仪器进行测试,或者将仪器送交独立的测试机构进行测试。测试可以分为环境测试,电的/EMI的测试,以及功能测试。每个测试方案可以包含以上的一种或多种内容。
通常,制定的测试方案是为了保证传感器或测量系统在各种预期的运行、存贮和运输的条件下能够达到其规定的性能要求、维修要求和平均失效时间的要求。测试方案的制定还可以是为了获得在站网中同样的传感器的变异性资料,以及不同的传感器或测量系统之间的功能复现性和可比性方面的资料。对功能复现性和可比性的了解对于气候学是很重要的,气候学有一个统一的长期数据库,通常包含来自许多传感器与许多的测量系统的信息,这就是,在同一时间,采用不同的传感器和技术去测量同一气象要素。事实上,对于实际应用而言,不同仪器之间的良好的运行可比性比之准确的绝对的校准更具有价值。这种信息是在功能测试中获取的。即使一个传感器或测量系统在交货时已附有校准报告,也应当进行环境测试和可能增加的校准测试。以现代的温度测量系统为例,当今的探头很可能是电阻温度表。通常,制
造商将许多电阻温度表放入一个温度槽中进行校准,并根据校准结果出具相应的性能指标。但是,产生温度值的测温系统也包含了电源与电子装置,它们都可能受温度的影响。
因此,重要的是在校准时在所涉及的温度范围内都要将电子装置和探头作为一个系统来使用。还有一种较好的方法是将已知温度系数的电阻器替代探头,电阻器可以产生已知的温度输出,同时可使电子装置在所关心的整个温度范围内运行,从而保证测量系统的电子装置有适当的温度补偿。
用户也应有一套可对随机选择的传感器和测量系统产品进行测试的方案,即使这些产品在出厂前已做过检验,因为在材质、形状或制造过程等方面即使是很细微的变化都会影响传感器与测量系统的使用性能。国际标准化组织已经制订了有关取样计划和抽检程序方面的标准(ISO,1989a,b)。
32.2.2环境测试
32.2.2.1定义
下列定义的目的是介绍一套仪器系统的质量应当符合运行测试的要求:运行条件:仪器系统在表现其正常运行功能并完全符合其性能指标的要求时所遇到的或预期会遇到的条件或一系列的条件。
可承受条件:预期仪器能够承受的运行条件以外的条件或一系列的条件。在仪器的使用年限内这种条件的出现概率很小。当出现这种可承受条件时,不要求仪器维持其运行功能。只要求仪器能够经受这种条件而保存下来,并在运行条件恢复正常后能恢复其正常的性能。
室外环境:仪器系统在无遮拦、无人为控制的自然环境中表现其正常运行功能时会遇到或预期会遇到的条件或一系列的条件。
室内环境:仪器系统在一个封闭的运行结构中被激励并表现其正常运行功能时会遇到或预期会遇到的条件或者一系列的条件。本定义对未施加控制的室内环境和人工控制的室内环境都作了考虑。
运输环境:仪器系统在其寿命中处于运输状态时,会遇到或预期会遇到的条件或一系列的条件。本定义对主要运输方式(卡车、铁路、船舶和飞机)和所有环境(包括运输之前、运输之中、装卸过程)都作了考虑。当仪器系统处于运输环境中时一般应放在包装箱或集装箱中。
贮存环境:仪器系统处在非运行状态的贮存方式时会遇到或预期会遇到的条件或者一
系列的条件。本定义已考虑了所有的贮存方式,从开放式贮存方式(即仪器系统处于无保
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护措施状态放置在户外)到有保护措施的室内贮存。仪器系统处于贮存环境中时一般应放在包装箱或集装箱中。国际电工技术委员会也有一套对环境条件进行分类的标准(IEC,1990),比上述定义更为详细。该标准对产品在运输、贮存、安装和使用过程中可能遇到的气象、物理和生物学等环境的范围给予了规定,这些规定对设备的规格和安排测试都是有用的。
32.2.2.2环境测试方案
在实验室中进行的环境测试可以在较宽范围的条件下进行快速的测试,并且可以对某些作用加快速度(如具有大气盐份含量较高的海洋环境)。与野外场地测试相比,实验室环境测试的优越性在于许多试验可以在一个装备良好的实验室中快速进行,而且可以在较大的气候变化范围进行测试。环境测试是重要的,它可以发现潜在的问题,比野外场地测试可信,但是它不能取代外场测试。
环境测试方案通常有下列内容:高温、低温、温度冲击、温度循环、湿度、风、降雨、冻雨、灰尘、日光(曝晒)、低压、运输振动和运输冲击。每一种测试的范围或限度均由预期会遇到的运行环境、可承受的条件、室外环境、室内环境、运输环境和贮存环境等情况决定。
环境测试方案的文件应当以预期的环境运行条件和极端条件为依据。文件的目的是要建立标准的环境试验判据和为了对测试设备确定规格、购置、设计及其检验而需要的相应的试验程序。
例如,美国国家天气局,就是在研究了对各种气象要素在其业务领域中可能出现的业务范围和极端范围的调查报告以及所提测试判据方案(NWS,1980)的基础上,制定了标准的环境测试判据和试验程序(NWS,1984)。它包含三个部分:
(a)环境测试判据为室外环境、室内环境、和运输/贮存环境提供推荐性的环境试验判据和试验极限;
(b)试验程序为根据环境测试判据对试验设备进行评估所需的相应试验程序;
(c)基本原理提供有关安放试验设备的各种环境条件及其对设备的潜在作用的背景资料,并提供所推荐测试判据的基本原理。
32.2.3电的和电磁干扰(EMI)的试验
由于含有电子器件的传感器和资料收集与处理自动化的加速发展,在许多情况下整个测试方案必需有在运行的电环境中和在电磁干扰条件下进行性能测试的内容。应当制定一份关于电的/EMI(电磁干扰)的试验方案的文件。这份文件应当以对由于自然现象(如雷暴)引起预期的电力和信号线传输水平/上升次数的数量研究为基础。还应当包括预期的电源(电压和相位)变化的测试。如果设备可能在飞机场环境中或在其他带有电磁辐射(EMR)干扰的环境中使用,这些干扰也应加以数量化并列入标准内。制定方案的目的是要保证设备不是电磁辐射(EMR)发生器。对于内置微处理器和石英钟的设备
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应当格外注意。
文件的目的是要建立有关电的/电磁干扰(EMI)的标准试验判据和相应的试验程序,并在采购与设计试验设备时,用作对设备的电的/电磁干扰(EMI)的敏感度规格要求的统一的指导文件。
32.2.4功能测试
校准和环境测试对于为确定传感器或测量系统的运行特性只是提供必需的而不是充分的依据,这是因为校准和实验室测试不能完全确定传感器或测量系统在野外的运行性能。现在还不可能模拟一台仪器所需经历的各种运行环境和全部气象要素都在变化的协同效应。功能测试是在室外自然环境中简单地进行,要求仪器在变化范围较大的气象条件和气候条件中运行,对于地面观测仪器,还要求在地表反照率较大的变化范围中运行。功能测试是要确定传感器或测量系统在经受风、降水、温度、湿度、直接太阳辐射、散射辐射和反射辐射等的大范围变化时的适应性。若有新技术的传感器时,比如光电的、压电的和电容的器件,投入业务使用时,功能测试就显得更为重要。这些传感器的读数可能会受到偶发性条件的影响,如昆虫,蜘蛛和所结的网,以及大气中分布的颗粒等,所有这些都必须由功能测试来测定。
对于许多的应用而言,还必须在室外场地进行可比性的测试。这是通过将许多相同的或不相同的传感器或测量系统与室外场地的参考标准器放在一起进行测试来完成的。其原理在Hoehne的文献中有介绍(1971;1972;1977)功能测试可以由私人实验室或由气象部门或其他用户部门的测试机构来制定方案和实施。对于购置和设备操作,都必须考虑将成为使用者的观测人员与技术人员的知识水平和技能,这些人员对设备的实习操作应作为测试方案的一部分。今后将承担设备的安装、使用、维护和修理的人员应当对将会在其工作中使用的那部分传感器或系统包括说明书和手册的适用性进行评价。在制定购置申报文件时也应考虑到他们的技能水平。
32.3校准
32.3.1校准的目的
传感器或测量系统的校准是确定测量数据有效性的第一步。通常,校准包含了与已知的标准器进行比对以确定仪器在预期运行范围内的输出与标准器的吻合程度。实验室校准结果的性能隐含着关于仪器在野外使用时仪器的性能与校准结果均能保持不变的假定。连续几次校准的历史可以提供对仪器性能稳定性的信任。
校准是一组操作,这些操作是在特定条件下,建立测量仪器或测量系统的指示值与相应的被测量(即需要测量的量)的已知值之间的关系。这就需要确定传感器或测量系统的偏差或平均偏差(由校准时所用的标准器得出)、它的随机误差(校准结果在此随机误差范围内有效)、以及是否存在任何阈值或非线性响应区域。同时还需要确定分辨率和滞差。
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滞差是在校准时使传感器在其使用范围内进行循环测试后才确定的。校准结果有时可以用一个校准系数或一系列校准系数表示,也可以表现为校准表或校准曲线的形式。校准结果
应当记录在名为校准证书或校准报告的文件中。
校准证书或校准报告可以确定偏差值,这种偏差可以通过机械的、电的、或软件的调试来消除。随机误差是不可重复的,也是不能消除的,但是它能够通过在校准时采用足够次数的重复测量和统计方法加以确定。
32.3.2标准器
仪器或测量系统的校准通常都是与一个或多个标准器进行比对。这些标准器可按他们的计量学性质进行分类。分类的定义(ISO,1993)已列在第一编的第一章,概述如下:
基准(或一级标准)(Primarystandard):具有最高的计量学性质的标准器,其量值可以被接受而无需参照其他标准器;
二级标准(Secondarystandard):其值是通过与基准进行比对而认定的标准器。
国际标准(Internationalstandard):经国际协议承认的标准器,在国际上作为对有关量的其他标准器定值的依据。
国家标准(Nationalstandard):经国家承认的标准器,在一个国家内作为对有关量的其他标准器定值的依据。
参考标准(Referencestandard):适用在给定地点或在给定机构内,通常具有最高的计
量学*性质的标准器,在该处所作的测量均由此标准器导出。
工作标准(Workingstandard):日常用于校准或核查测量仪器的标准器。
传递标准(Transferstandard):标准器进行比较时用作媒介的标准器。
移运式标准(Travellingstandard):可运输到不同地点使用的标准器,有时具有特殊结构。
基准设置在重要的国际机构或国家机构中。二级标准通常设置在主要的校准实验室中,不宜在野外场地使用。工作标准通常是经过用二级标准校准的实验室仪器。工作标准可以在野外场地作为传递标准使用。传递标准既可用于实验室也可在野外场地使用。
32.3.3溯源性
ISO(1993)对溯源性的定义为:通过一条连续的比较工作的链(所有比较工作均有规定的不确定度),使测量结果或标准器的值能够与规定的标准值(通常是国家标准或国际标准)联系起来的特性。在气象领域,大气压的测量可以通过搬运式标准,工作标准,以及二级标准到国家标准或基准进行溯源,而且所累计的不确定度是可知的(除了那些在野外条件下产生的问题需要用野外试验确定之外)。大气温度的测量也可采用相同的实践。对于任何物理量的测量,只要是已知不确定度的测量,均可应用类似的原理。
*此处应为计量学的(metrological),原文为气象学的(meteorological)有误,应予更正,译校者注。
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32.3.4校准实践
气象仪器的校准通常是在拥有合适的测量标准器和校准装置的实验室进行。这种实验室可以是国家的实验室,或是私人的实验室,或者是气象部门或其他部门建立的实验室。校准实验室的责任是保持测量标准器所必需的品质和保持这些标准器的溯源性的记录。这类实验室可以颁发内容含有对校准准确性评估的校准证书。为了保证溯源性,校准实验室应当由有关的国家机构予以授权和认可。
气象仪器制造商可能时常发送他们的优质产品,例如带有校准证书或校准报告的标准气压表或标准温度表。这些文件可以(或者不)包括在仪器的基本定价之内,可供购买时选择。经过授权的校准实验室颁发的校准证书可以比工厂的证书贵得多。至于环境测试和
功能测试,以及可能增加的校准试验,都应当按前几节所述进行。用户也可以为自己的实验室购买校准装置或测量标准器。通常,好的校准装置应当配有专用的测量标准器,例如,液体温度校准槽应配有一套检定过的玻璃液体温度表,和/或检定过的电阻温度计。上面的例子,如果进一步考虑使用非导电性的硅油。那末,当温度测量装置被安装在电路板上,整个电路板就可以浸入槽中并可在运行状态下进行测试。不仅校准设备和标准器必须是高品质的,而且校准实验室的工程师和技术人员也必须是在基本计量学方面和使用校准设备与标准器方面受过良好训练的。当仪器已通过校准和测试并被用户接受,就应当建立一个定期检查和校准的计划。有些仪器,例如水银气压表,在移运到野外观测站时很容易受损。这样,在较远的观测站,这样的仪器就应当尽可能地保持固定不动,而采用更坚固的移运式标准器进行校准,移运式标准器可以由台站检查员从一个站移运到另一个站。移运式标准器必须经常与校准实验室的工作标准或参考标准进行比较,尤其在每次巡检前后均应进行。关于气压表、温度表、湿度表、风速表、以及辐射仪器等的实验室校准的具体方法均已载入本指南的相关章节或专门手册中。这些出版物中还列有有关的经过认定的国际标准器的资料和有关的校准装置的资料。自动气象站的校准方法需要特别关注,另列于第二编
第一章中。
WMO(1989)曾经对几个气象部门所用温度、湿度、气压和风等仪器的校准方法作
出了详细的分析。
32.4相互比对
仪器与观测系统的相互比对,以及协议确定的质量控制程序,对于建立兼容性资料集是很重要的。所有的相互比对均应周密计划和认真实施,以保证每种气象变量的测量均能具有适当的一致的质量水平。有许多种气象量不能直接用计量标准器进行比较,也不能用绝对参考量进行比较,例如,能见度,云底高度和降水。对于这几种气象量而言,相互比对是首要的事情。仪器或观测系统的比对与评价可以按以下级别进行组织与实施:
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(a)国际比对,其参加者来自所有对普遍邀请给予答复并感兴趣的国家;
(b)区域比对,其参加者来自该区域(即WMO的区域)对普遍邀请有响应的国家;
(c)多边的和双边的比对,参加者来自两个或多个协商同意参加的国家,不需要普遍的邀请;
(d)国家级的比对,在一个国家内进行。
由于气象测量进行国际比对的重要性,WMO不时地通过其所属机构安排各种仪器的国际比对和区域比对。这种仪器或观测系统的相互比对或评价有可能耗时较长而且耗资较大。因此建立了相应的规则以使协调有效而且有保证。这些规则均列于附录5.A和5.B①中,其中包含的是普遍适用的指导方针,在需要时对于每种相互比对,还可以补充专门的
工作规则。各种特定的WMO国际比对的报告均可参阅本指南有关章节(如:第一编第3,4,8,
9,12和15各章)。在附录32.C中列出了由仪器与观测方法委员会举办的,并已出版了
WMO技术文件系列的各种国际比对。任何级别的比对报告都应该通报,并应在气象领域普遍适用。
①已于1994年在日内瓦举行的仪器与观测方法委员会第十一次大会通过。
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参考文献
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IEC721.
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T&EL-12.Sterling,Virginia,DepartmentofCommerce.
Hoehne,W.E.,1972:StandardizedFunctionalTests.SymposiumonMeteorological
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Hoehne,W.E.,1977:ProgressandResultsofFunctionalTesting.NOOATechnical
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PublicationNo.7,WMO/TD-No.149,Geneva.
WorldMeteorologicalOrganization,1989:AnalysisofInstrumentCalibrationMethodsUsedby
Members(H.Doering).InstrumentsandObservingMethodsReportNo.37,WMO/No.
310,Geneva.
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附录32.A
WMO全球和区域仪器比对工作程序:
1.经过WMO所属有关机构同意的WMO仪器和观测方法相互比对,可认定为WMO的相互比对。
2.执行理事会将审批这些比对,并将它列入WMO的计划和预算中。
3.遇有紧急的需要实施某一特定的比对,而在所属机构的会议未考虑时,则此机构的主席可以向WMO主席提交相应的提案申请审批。
4.在相互比对之前的适当时机,WMO秘书长可会同CIMO主席,有时还可能会同其他技术委员会的主席和区协主席或有关项目的负责人,向一个或多个成员国征询作为这次相互比对的主办国和有兴趣参与的成员国的意愿。
5.在至少有一个成员国已同意担任主办国,并且有数量合适的成员国已表示愿意参加的情况下,CIMO主席在咨询了有关机构的负责人之后,应当组建一个国际组织委员会(OC)。
6.在相互比对工作开始之前,OC应在其组织内对下述各项取得一致意见,这就是:比对的主题、地点、日期和期限,参加国的情况,数据采集、处理和分析方法,比对结果的出版计划,比对的规则,主办国和参加国的职责。
7.主办国应指定一名项目负责人(PL),在OC的同意下负责指挥比对、数据分析和起草比对总结报告。PL应是OC职权上的成员。
8.当OC已决定比对工作需在不同的主办国实施的情况下,每个主办国均应指定一名现场管理员(SM)。SM的职责和整个项目的管理将由OC确定。
9.在OC成立之后,应尽快地邀请秘书长向各成员国通知比对工作计划。邀请应包括OC同意的有关比对组织和规则方面的信息。参加国应遵守这些规则。
10.主办国与参加国之间有关组织事务的所有进一步联系,均由PL或者由几位SM来进行,除非OC明确有其他安排。
11.必要时,可以在比对过程中安排OC会议。
12.在比对工作完成之后,OC应讨论并验收比对数据分析的主要结果,并应对此结果在气象领域的应用提出建议。
13.比对工作的总结报告由PL起草,OC验收,并应当在WMO仪器和观测方法系列报告中出版。
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附录32.B
WMO仪器比对的组织工作指南
1.导言
1.1本指南是对WMO全球和区域气象仪器比对工作程序的补充。本指南是以已成立了比对工作的国际组织委员会(OC)为前提,从而对OC的运作提供指导。
1.2然而,由于所有比对在某种程度上各不相同,因此,本指南应当考虑作为通用的任务清单。可以根据情况进行修正,但应牢记:公正和科学有效,是运作WMO比对工作与评价的宗旨。
1.3其他的WMO比对工作的总结报告与OC会议报告都可以作为实施本次比对工作的范例。这些报告都可以从WMO秘书处的世界天气监测网管理部(WWW)得到。
2.比对工作的目标OC应当仔细考虑比对工作的预期成果并确定预期的特殊问题。OC还应当准备一份关于比对工作的主要目标和用于评价比对结果的判据的清楚而详细的说明。OC还应研究如何才能最好地保证比对工作的成功,包括适当地采用以往比对工作所积累的经验。
3.地点、日期、期限
3.1秘书处会要求主办国向OC提供一份关于进行比对的地点与所用设施的说明(地点、环境条件和气候条件,主要地形特征等)。主办国还应指定一名项目负责人(PL)①。
3.2OC应对推荐的站点及设施的适用性进行检查,提出需要修改的建议,然后对将被使用的站点和设施进行认可。此后应由PL准备好一份关于站点和环境的全面说明。OC与PL商讨之后,应决定比对的起始日期与期限。
3.3PL应当提出一个日期,在此日期之前站点和设施应能安排安装仪器和连接数据收集系统等工作。工作日程中还应当包括对设备进行检查与测试的时间,以及使操作人员熟悉运行和日常工作程序的时间。
4.比对工作的参加
4.1OC应当考虑比对工作的技术与操作方面,预期特色与侧重点,限制与优先的条件,以及不同类型仪器的说明。
4.2通常,只有已在业务使用的仪器或参加国已确定在近期投入业务使用的仪器才可以参加比对。在仪器装运之前参加国应负责对本国仪器与经过公认的标准进行校准并提供相应的校准证书。为了使所获得的数据更为可信,参加国应当对每类仪器都提供两台相同的仪器。然而,这不是参加比对工作的必要条件。
4.3OC应当起草一份详细的问卷以便获得已拟定参加比对工作的每台仪器的资料。
PL应当提供更为详细的信息并尽快地填好这份问卷。参加国在回答问卷时应当详细地说
①如果比对地点不止一个,则需指定现场管理员(SM)。同时,本附录中列出的PL的一些工作,就应委
托给SMs。
明硬件连接情况与软件特点,并提供相应的文件(最好是由WMO秘书处发出一份问卷清单)。
4.4此后,OC的主席应要求:
(a)WMO秘书处向(已表示愿意参加的)成员国发出请参加比对工作的正式邀请。邀请函应包含有由OC和PL制定的全部必要的信息和比对工作的规则。
(b)PL负责与参加国进行进一步的接触。
5.资料收集
5.1设备的安装
5.1.1OC应当对PL提交的仪器安装的安排建议进行审定,并对参加比对工作对仪器的安排表示赞同。应当特别注意合理地和恰当地选择仪器场地和安装,并且要考虑到WMO和其他国际组织的准则和标准。安装场地与安装的情况应记入文件。
5.1.2参加国对仪器安装的特殊要求应当予以考虑,如果可以采纳,可由PL代表OC予以批准。
5.2标准器与参考标准器
主办国应保证在比对工作中至少有一台参考标准器。这台标准器的校准应溯源于国家标准或国际标准。应当向OC提交所采用的标准器的技术指标和说明。如果对所测物理量没有经过认证的标准器或参考标准器,则OC应当同意采用一种方法来确定比对工作所需的参考标准器。
5.3相关的观测与测量
OC应当决定,在整个比对工作期间需要在比对场地进行测量或观测的气象要素量和环境要素量。对此还应拟定一份测量计划并可要求主办国执行这份计划。这项工作的结果应当用一种适当形式记录下来以便用于比对工作的分析。
5.4数据收集系统
5.4.1通常主办国应提供必要的可以记录来自所有参加比对工作仪器的模拟信号、脉冲信号和数字信号(串行和并行)的数据收集系统。主办国应向OC提供整个测量结构和布置的说明和方块简图。通过与PL协商,OC应决定将比对工作中得到的模拟曲线的记录和显示的目测读数用于分析目的或者只用于检查运行状况。
5.4.2在比对工作开始之前应当对数据接收系统的软件和硬件很好地进行测试,并应当有防止在比对过程中出现数据中断的措施。
5.5数据收集方法
OC应当决定采用适当的数据收集程序,如测量的频率,数据的采样,平均方法,数据的修正,数据格式和实时质量控制等。在比对过程中由参加国完成的数据报告或者采用由图形记录或目测读数提供的数据,OC应当有检查这些数据的责任,对数据提交给PL的时限,以及对这些数据存贮到主办国数据库内的格式和手段等,都应予以认可。在可能的条件下,应当与参考标准器进行直接比对。
5.6比对工作的日程
OC应对比对工作的日程安排草案表示认可,其中包括正常的任务和特别的任务及其安排的时间表。详细的内容应由PL及其助手完成。
6.数据的处理与分析
6.1数据库与数据的可用性
6.1.1比对工作的所有重要数据,包括相关的气象数据和环境数据,应当在PL的管理下存入数据库以进行进一步的分析。OC与PL合作,对所有数据(包括在比对期间由参加国提交的数据报告)推荐一种通用的格式。OC应当同意采用近实时监测和质量控制检查以确保数据库的有效性。
6.1.2在比对工作完成之后,根据要求,主办国应向参加国提供一份该国参加比对工作仪器的数据。数据内应含有相关的气象数据,环境数据和参考标准的数据。
6.2数据分析
6.2.1OC应该提出一个从事数据分析和处理以及结果报告的框架。它应当对数据的换算,校准值和修正值的计算加以统一,并制定一份关于名词术语,定义,缩略语和相互关系(指与通常理解和文件中不相同的)。它还应当加工和制定一份有关所使用的适合于所比对仪器的统计方法的全面的说明。
6.2.2当一个直接的、时间上同步的、一对一的比对可能不合适时(例如测试的仪器在空间上是分开的情况),就应当考虑基于统计学分布原理的分析方法。在没有参考标准器的情况下(如云底高度,MOR等),则应在参加测试的仪器中选出一个相对的参考仪器并使其它仪器与之进行比对,并根据中值原理或众数原理取值,但对于从数据子集中剔除无代表性的值时要谨慎。
6.2.3在第一次比对以后,过一段时间进行第二次比对,或者是在进行比对中的下一阶段,分析方法和报告应当包含原先采用的方法。这应当不影响增加新的方法。
6.2.4通常,PL应当负责数据的处理与分析。PL应尽早地对所选分析步骤的适用性加以论证,并且还必需根据OC成员的意见,提出临时报告。必要时,还应当根据这些评论作出改变。
6.2.5在比对工作完成之后,OC应当再检查一下由PL作出的结果和分析。其中应当特别注意关于比对结果的利用的建议和总结报告的内容。
7.比对工作的总结报告
7.1OC应当起草总结报告的大纲,并要求PL按此大纲写出报告草稿。
7.2比对工作的总结报告应当包含,每一台仪器的主要性能特征和操作要领的概要。统计分析的结果应当适当地用表格或图形表示。时间序列曲线图应考虑选择在有特别显著事件的时间段。应当邀请主办国负责编写有关数据处理,分析和贮存所用的数据库与设施
7.3OC应当认可下列的批准总结报告的程序:
(a)总结报告由PL起草,并将草稿发给所有OC成员,需要时也可以发给各参加国;
(b)在规定的时限内将意见与修改方案反馈给PL,并抄送OC主席一份;
(c)如果只有少量的修改意见,则报告可由PL修改完成并送交WMO秘书处出版;
(d)如果有较多的修改或者有不能通过信函方式解决的严重问题,则OC应考虑召
开临时会议(应将此事立即通知CIMO的主席)。
7.4OC可以同意仅由PL和其助手向技术会议提交中期结果和最终结果。
8.责任
8.1参加国的责任
8.1.1参加国应对所提交的全部设备的运输、进口和出口安排,以及与此相关的费用负全部责任。办理进口/出口的正确程序应附在后面,以保证不会因此导致延误。
8.1.2除非主办国同意,参加国必须在PL的监督下安装或移动任何设备。
8.1.3每个参加国应该提供所需的附属设备、安装硬件、信号线、电源线和接线器(应符合主办国的标准)、备件以及消耗品。参加国如需特殊的或非标准的电源,应提供所用的变换器或适配器。参加国还应提供有关安装、运行、校准和日常维护的全部详细说明文件和手册。
8.2主办国的支持
8.2.1在有需求时,主办国应当向参加国提供有关临时的和经常的(对消耗品而言)进口和出口程序的必要信息。并应给参加国设备的拆卸和安装提供帮助,提供房间或柜子用以盛放不能在室外放置的设备和用以贮存备件,手册,消耗品等。
8.2.2合理的辅助设施和构件:如铁塔,百叶箱,底座或地基等应由主办国提供。
8.2.3应对所有仪器提供必要的电力。应通知参加国关于电网的电压和频率及其稳定性。仪器与数据处理系统电源的连接必需与参加国共同完成。在足够长度的电力电缆和信号电缆(以及合适的接线器)的供应方面,PL应同意可由每个参加国或主办国负责。
8.2.4主办国应当负责取得在大气中进行测量有关的合法授权:如频率的使用,激光辐射的传输,遵守民用航空法规等。在PL提出要求时,每个参加国应向PL提交必要的文
件。
8.2.5主办国可以提供食宿,旅行,当地交通,日常后勤支持等信息。
8.3主办国的服务
8.3.1由主办国承担的常规操作员服务只针对长期比对工作,并只针对参加国或其代表确需缺席时。
8.3.2当主办国负责操作员服务时,应做到:
(a)对每台仪器提供正常的操作服务:如清洁,换记录纸,和按照参加国操作说明的规定进行日常调整;
(b)在比对工作期间每天对每台仪器进行检查,当出现了用常规维护方法不能消除的问题时应及时通知代表参加国的指定联络人;
(c)按照参加国说明书的规定,主办国应尽最大努力做好常规校准检查。
8.3.3PL应当保存好对所有参加比对工作的仪器设备的性能状况的日常记录本。这本记录还应包括在比对工作场地上发生的任何有可能影响比对工作的事情,还应记录与参加国仪器有关的所有事件以及与主办国提供的设备和设施有关的所有事件。
9.相互比对工作期间的规则
9.1PL应代表OC对比对工作实施总的监督。
9.2未经PL的允许,不得变换设备的硬件或软件。
9.3诸如更换保险丝那样的小修理,也要得到PL的许可。
9.4由参加国承担的,需要专门知识或专门设备进行的校准检查和设备服务,需按照事先定好的程序进行。
9.5出现与参加国的设备有关的任何问题都应通知PL。
9.6PL可以在比对工作期间选择一段比两次正常维护的间隔长得多的时间,使设备运行,以评估该设备对环境条件的感受能力。这种加长的间隔对所有仪器设备都要进行。
附录32.C
仪器和观测方法委员会(CIMO)主办的各次国际比对工作报告。
InstrumentsandObservingMethodsReport
No.
PRESSURE
46TheWMOAutomaticDigitalBarometerIntercomparison(deBilt,Netherlands,1989),
J.P.vanderMeulen,WMO/TD-No.474.
HUMIDITY
34WMOAssmannAspirationPsychrometerIntercomparison(Potsdam,Germany,1987),
D.Sonntag,WMO/TD-No.289.
38WMOInternationalHygrometerIntercomparison(Oslo,Norway,1989),J.Skaar,K.Hegg,
T.MoeandK.S.Smedstud,WMO/TD-No.316.
WIND
WMOWindInstrumentIntercomparison(MontAigoual,France,1993)(inpreparation).
PRECIPITATION
17InternationalComparisonofNationalPrecipitationGaugeswithaReferencePitGauge
(1984),B.SevrukandW.R.Hamon,WMO/TD-No.38.
57WMOsolidprecipitationmeasurementintercomparison(Goodison,etal.)inPapers
PresentedattheWMOTechnicalConferenceonInstrumentsandMethodsofObservation
(TECO-94)(1994),WMO/TD-No.588,pp15-19.
RADIATION
ThereportsoftheWMOInternationalPyrheliometerIntercomparisons,conductedbythe
WorldRadiationCentreatDavos,Switzerlandandcarriedoutinfive-yearlyintervals,are
alsodistributedbyWMO.
16RadiationandSunshineDurationMeasurements:ComparisonofPyranometersand
ElectronicSunshineDurationRecordersofRAVI(Budapest,Hungary,1984),G.Major,
WMO/TD-No.146.
43FirstWMORegionalPyrheliometerComparisonofRAⅡandRAV(Tokyo,Japan,
1989),Y.Sano,WMO/TD-No.308.
44FirstWMORegionalPyrheliometerComparisonofRAIV(Ensenada,Mexico,1989),
I.Galindo,WMO/TD-No.345.
53SegundaComparacióndelaOMMdePirheliómetrosPatronesNacionalesARⅢ(Buenos
Aires,Argentina,1991),M.Ginzburg,WMO/TD-No.572.
SUNSHINEDURATION
16RadiationandSunshineDurationMeasurements:ComparisonofPyranometersand
ElectronicSunshineDurationRecordersofRAVI(Budapest,Hungary,1984),G.Major,
WMO/TD-No.146.
568
VISIBILITY
41TheFirstWMOIntercomparisonofVisibilityMeasurements(UnitedKingdom,1988),
D.J.Griggs,D.W.Jones,M.OuldridgeandW.R.Sparks,WMO/TD-No.401.
RADIOSONDES
28WMOInternationalRadiosondeComparison,PhaseI(BeaufortPark,UnitedKingdom,
1984),A.H.Hooper,WMO/TD-No.174.
29WMOInternationalRadiosondeComparison,PhaseⅡ(WallopsIsland,UnitedStates,
1985),F.J.Schmidlin,WMO/TD-No.312.
30WMOInternationalRadiosondeComparison(UnitedKingdom,1984/USA,1985),J.Nash
andF.Schmidlin,WMO/TD-No.195.
40WMOInternationalRadiosondeComparison,PhaseⅢ(DzhambulUSSR,1989),
A.Ivanov,A.Kats,S.Kurnosenko,J.NashandN.Zaitseva,WMO/TD-No.451.
59WMOInternationalRadiosondeComparison,PhaseIV(Tokyo,Japan,1993),S,Yagy,
A.MitaandN.Inoue,WMO/TD-No.742.
CLOUD-BASEHEIGHT
32WMOInternationalCeilometerIntercomparison(UnitedKingdom,1986),D.W.Jones,
M.OuldridgeandD.J.Painting,WMO/TD-No.217.
PRESENTWEATHER
WMOIntercomparisonofPresentWeatherSensors/Systems(St.John’s,Canada/Trappes,
France,1995)(inpreparation).

1 条回复

qiling  2008-03-22 14:37
看不过来啦,写的多了。

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