Назначение
Станции метеорологические автоматизированные «ЭкоТерма» (далее станции «ЭкоТер-ма») предназначены для автоматических измерений метеорологических параметров: температуры воздуха, относительной влажности воздуха, скорости воздушного потока и атмосферного давления.
Описание
Принцип действия станций «ЭкоТерма» основан на преобразовании измеряемых физических величин в электрические сигналы первичными измерительными преобразователями и последующем преобразовании их в цифровые измерительные сигналы, индикация которых производится блоком индикации.
Конструктивно станции «ЭкоТерма» выполнены в виде двух компактных блоков: измерителя метеорологических параметров «ЭкоТерма» (далее измерительный блок) и блока индикации, соединенных гибким кабелем или по радиоканалу. В измерительном блоке объединены первичные измерительные преобразователи, вспомогательные электронные схемы и микропроцессор. В блоке индикации объединены устройства отображения информации, взаимодействия с пользователем, микропроцессор и вспомогательные электронные схемы. Измерительный блок производит измерения метеорологических параметров и вычисления, а блок индикации - отображение измерительной информации.
Измерительный блок состоит из первичных измерительных преобразователей температуры, относительной влажности воздуха, атмосферного давления, скорости воздушного потока, вспомогательных электронных схем, микропроцессора. Блок индикации содержит устройства отображения информации и взаимодействия с пользователем, микропроцессор и вспомогательные электронные схемы, предназначенные для сопряжения с измерителем «ЭкоТерма», блок питания (в зависимости от исполнения).
Измерения температуры воздуха производятся полупроводниковым преобразователем температуры, относительной влажности воздуха - емкостным преобразователем влажности, атмосферного давления - пьезорезистивным преобразователем давления, скорости воздушного потока - термоанемометрическим преобразователем скорости воздушного потока.
Станции «ЭкоТерма» могут питаться как от внешнего источника питания (в зависимости от исполнения), так и от встроенной аккумуляторной батареи, что обеспечивает возможность их автономной работы.
В микропроцессоре измерителей «ЭкоТерма» на основе проведенных измерений метеорологических параметров вычисляются температура точки росы (инея) и температура влажного шарика термометра.
Станции «ЭкоТерма» могут дополнительно комплектоваться шаровым термометром (далее - «черный шар»). При использовании «черного шара» в микропроцессоре на основе проведенных измерений метеорологических параметров и температуры внутри «черного шара» вычисляются индексы ТНС (WBGT), радиационная температура (средняя температура поверхностей), результирующая температура, интенсивность теплового облучения.
Вычисления проводятся в соответствии с алгоритмами, приведенными в ISO 7726:2001, ГОСТ Р ИСО 7243-2007, ГОСТ 8.524-85, ГОСТ 30494-96, СанПиН 2.2.4.548-96.
Станции «ЭкоТерма» работают непрерывно после включения питания. Передача сигнала от измерительного блока на блок индикации осуществляется через проводной интерфейс асин-
хронного последовательного типа (UART), либо через специализированный адаптер стандартизованного беспроводного интерфейса (по радиоканалу) с помощью специальных команд, передаваемых в цифровом виде. Через указанный интерфейс в реальном времени передаются данные измерений, расчетов и информация о состоянии измерительного блока.
Исполнения станций «ЭкоТерма» отличается своим составом. В исполнении «ЭкоТерма-01» используется блок индикации (отображения информации) БОИ-01 с цветным дисплеем и возможностью хранения и передачи данных на компьютер через интерфейс USB, в исполнении «ЭкоТерма-02» используется блок индикации (отображения информации) МКС-02 с монохромным дисплеем.
Исполнения станций «ЭкоТерма» не отличаются по набору измеряемых параметров, при этом в исполнении «ЭкоТерма-01», помимо параметров для которых необходим «черный шар», блоком индикации отображаются температура точки росы и температура влажного шарика термометра.
Рисунок 1. Внешний вид станций «ЭкоТерма» (исполнение «ЭкоТерма-01» - слева, исполнение «ЭкоТерма-02» - справа).
Рисунок 2. Схема пломбирования станций «ЭкоТерма-01» (измерительный блок показан спереди и сзади) Пломбы - 1.
Рисунок 3. Схема пломбирования станций «ЭкоТерма-02» (измерительный блок показан спереди и сзади) Пломбы - 1
Программное обеспечение
Программное обеспечение состоит из трех модулей: встроенного ПО измерителя метеорологических параметров «ЭкоТерма» (Встроенное ПО «ЭкоТерма»), встроенного ПО блоков индикации БОИ-01, МКС-02 (Встроенное ПО БОИ-01, Встроенное ПО МКС-02) и автономного ПО (ПО калибровки «ЭкоТерма»). Встроенное ПО БОИ-01/МКС-02 обеспечивает сбор, обработку и отображение данных. Автономное ПО (ПО калибровки «ЭкоТерма») обеспечивает отображение результатов измерений, проверку состояния и калибровку по всем каналам измерений измерительного блока станций «ЭкоТерма». Автономное ПО является полностью метрологически значимым.
Таблица 1
| Наименование программного обеспечения | Идентификационное наименование программного обеспечения | Номер версии (идентификационный номер) программного обеспечения | Цифровой идентификатор программного обеспечения (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификатора программного обеспечения |
| Встроенное ПО «ЭкоТерма» | meteo.hex | 1 | 7BA61E25 | CRC32 |
| Встроенное ПО БОИ-01 | boi-01.hex | 1 | 48D557F8 | CRC32 |
| Встроенное ПО МКС-02 | boi-02.hex | 2 | C529F762 | CRC32 |
| ПО калибровки «ЭкоТерма» | calibration.exe | 1 | 361F5368 | CRC32 |
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010.
Влияние ПО учтено при нормировании метрологических характеристик.
Технические характеристики
Таблица 2
| Наименование характеристики | Значения характеристики |
| Диапазон измерений температуры воздуха,°С | от минус 30 до 50 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений температуры воздуха,°С | ±0,2 |
| Диапазон измерений относительной влажности воздуха,% | от 5 до 90 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений относительной влажности воздуха,% | ±5 |
| Диапазон индикации скорости воздушного потока, м/с | от 0,05 до 20,00 |
| Диапазон измерений скорости воздушного потока, м/с | от 0,10 до 20,00 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений скорости воздушного потока, м/с: - в диапазоне (от 0,10 до 1,00); - в диапазоне (свыше 1,00 до 20,00); | ±(0,05 + 0,05V) ±(0,10 + 0,05 V) где V-измеренная скорость воздушного потока |
| Диапазон измерений атмосферного давления, гПа | от 800 до 1200 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерений атмосферного давления, гПа | ±2,5 |
| Диапазон индикации температуры внутри «черного шара»,°С | от минус 30 до 50 |
| Напряжение питания станции метеорологической автоматизированной «ЭкоТерма-01», В | 5,5 ± 0,5 |
| Напряжение питания станции метеорологической автоматизированной «ЭкоТерма-02», В | 2,7 ± 0,5 |
| Время автономной работы без замены элементов питания, не менее, ч | 8 |
| Г абаритные размеры, масса (без принадлежностей), не более | глубина, мм | ширина, мм | высота, мм | масса, кг |
| Блок индикации БОИ-01 (для исполнения «ЭкоТерма-01») | 40 | 75 | 215 | 0,40 |
| Блок индикации МКС-02 (для исполнения «ЭкоТерма-02») | 30 | 85 | 160 | 0,25 |
| Измеритель метеорологических параметров «ЭкоТерма» | 35 | 50 | 360 | 0,30 |
| «Черный шар» | 100 | 100 | 160 | 0,15 |
| Средняя наработка на отказ, ч | 10000 |
| Средний срок службы, лет | 10 |
| Рабочие условия эксплуатации: - температура воздуха,°С - относительная влажность воздуха, не более,% - атмосферное давление, гПа | от минус 30 до 50 90 от 800 до 1200 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на титульный лист паспорта типографским методом и на измерительный блок станции «ЭкоТерма» в виде наклейки.
Комплектность
1. Измеритель метеорологических параметров «ЭкоТерма» СФАТ.416328.003 1 шт.
2. Блок индикации БОИ-01/МКС-02
СФАТ.418000.004-01 / СФАТ.418000.004-02.02 (в зависимости от исполнения) 1 шт.
3. Руководство по эксплуатации СФАТ.416328.005РЭ 1 шт.
4. Паспорт СФАТ.416328.005ПС 1 шт.
5. Методика поверки МП 2551-0087-2012 1 шт.
6. «Черный шар» по заказу
7. Комплект принадлежностей (сумка, штатив, кабели для подключения к устройству индикации, к ПК, адаптеры беспроводной связи, диск с ПО (Коммуникационный модуль МРПО «EkoShell»), блок питания, защитный колпачок) по заказу
8. Тара укладочная 1 шт.
Поверка
осуществляется по методике поверки МП 2551-0087-2012 «Станции метеорологические «ЭкоТер-ма», утвержденной ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» 03.04.2012 года.
Основные средства поверки:
- Термометр эталонный ЭТС-100, диапазон от минус 196°С до 660°С, пг±0,02°С.
- Измеритель влажности и температуры HMP45D, диапазон по температуре от минус 40°С до 60°С, пг±(0,2+0,01|Дф, где At-разность между температурой измеренной и температурой при 20°C, диапазон по влажности от 0,8% до 100%, пг±2% в диапазоне от 0,8% до 90%, пг±3% в диапазоне свыше 90% до 100%;
- Климатическая камера КТК-3000, диапазон по температуре от минус 50°С до 100°С, нестабильность поддержания с пг±2°С, диапазон по влажности от 80% до 100%, нестабильность поддержания с пг±3%;
- Барокамера БКМ 007, диапазон от 0 гПа до 1200 гПа, нестабильность поддержания с пг±1 гПа;
- Манометр абсолютного давления МАД-3М, диапазон от 2,7 гПа до 1300 гПа, пг±0,067 гПа;
- Государственный специальный эталон единицы скорости воздушного потока ГЭТ 15085, диапазон от 0,1 м/с до 100 м/с, диаметр рабочего участка 700 мм, относительное среднее квадратическое отклонение погрешности воспроизведения единицы скорости при скоростях от 0,1 м/с до 10м/с: 3*10-3, при скоростях свыше 10 м/с до 100 м/с: 2*10-3.
Сведения о методах измерений
приведены в руководстве по эксплуатации «Станции метеорологические автоматизированные «ЭкоТерма» СФАТ.416328.005РЭ.
Нормативные документы
1. ГОСТ Р 8.596-2002 ГСИ «Метрологическое обеспечение измерительных систем».
2. ГОСТ 8.542-86 ГСИ «Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений скорости воздушного потока».
3. ГОСТ 8.558-93 ГСИ. «Государственная поверочная схема для средств измерений температуры».
4. ГОСТ 8.547-86 ГСИ «Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений относительной влажности газов».
5. ГОСТ 8.223-76 ГСИ «Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений абсолютного давления в диапазоне 2,7 • 102 - 4000* 102 Па».
6. Технические условия ТУ 4311-003-87561603-2011 «Станции метеорологические автоматизированные «ЭкоТерма».
Рекомендации к применению
- осуществление деятельности в области гидрометеорологии;
- при выполнении работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда;
- при проведении измерений в лабораториях.
