德鲁克Druck在气象行业中的应用
时间: 2021-04-22 19:50:49 来源：陕西威瑞仪器仪表有限公司
德鲁克Druck在气象行业中的应用
贝克休斯旗下的Druck(德鲁克)品牌创立于1972年，是世界杰出的压力测量和校准仪器仪表制造商。自创立之时起，Druck产品便依托于强大的技术研发能力、设计能力和制造能力，为全球各领域的客户提供各类压力测量产品及服务。德鲁克制造并交付的产品包括多种量程及用途的压力传感器和压力测试测量仪器等，广泛应用于航空航天、汽车、水文、船舶、气象、能源、化工、轨道交通、半导体等领域。无论是复兴号动车组列车上，还是大部分民航飞机上，德鲁克产品都在其中扮演重要角色。
Druck也是行业内仅有的几家拥有完整硅制程能力的压力产品供应商之一。多学科背景的工程团队利用ASIC技术、微处理器技术、表面处理技术、封装技术，结合优异的品控体系和制造能力，为全球用户提供全面的压力测试整体解决方案。
德鲁克在英国、挪威及中国均设有研发中心及生产基地。特别是对于中国用户来说，可以随时与德鲁克覆盖国内的销售、技术支持及售后服务网络取得联系，从而获得便捷、及时的沟通及服务。
在气象站的设计和研发过程中，器件的选择至关重要。若选择指标过高的器件，在其带来的优势并不明显的同时将产生较高成本；反之，可能观测指标无法达到要求，同时使用时高昂的维护成本甚至可能超出其采购成本上的优势。气象站中的气压计是成本较高的部件之一。本文介绍的TERPS技术所具备的高性能、高可靠性及维护成本优势，使其成为大气压测量器件中的上佳选择。
气压测量与TERPS技术
业界通常会采用各类传感器进行气压测量，但是要满足气象观测标准，需要考虑若干技术问题。首先，气压测量通常采用优良压力参考（即采用真空压力作为参考）。此外，需要考虑性能上包括精度、长期稳定性和可靠性等要求。第三，使用和维护。在许多类型的应用中，设备可以在使用中随时进行零点调节，但绝压设备在这一点上则较难满足。气象站在许多时候部署在偏远地区，往往每年才会进行一次校准，这意味着传感器的长期稳定性指标是保证数据可靠性的重要因素。同时，设备还必须保证在运输途中和使用现场有能力承受苛刻的使用环境，即环境适应性要求。此外，还需要具备相对较低的成本和短交付周期的条件。
德鲁克RPS/DPS8100系列沟槽刻蚀谐振（TERPS）压力传感器，不仅在性能指标上可以完全满足气象行业*高标准，同时具备优越的长期稳定性、宽使用温度范围、高等级的抗冲击振动性能等优势。这使其非常适用于一系列对精度和稳定性要求极高的应用。因此，在气象行业应用中TERPS也成为了非常理想的高精度大气压力测量器件。
TERPS概览
RPS/DPS8100系列产品所采用的TERPS技术，是德鲁克半个世纪以来所研发的前卫技术的代表。其融合了前卫的的设计、制造及封装工艺，相比于上一代硅谐振技术（RPT系列），包括谐振器设计在内的各项设计均进行了不同程度的优化，从而使其在更宽的温度区间内具备了±0.01%FS的全温精度及±0.01%FS/年的长期稳定性。一般来说，采用数字补偿技术的优异工业级压力传感器能在-20℃至80℃的补偿温度范围内达到±0.1%FS的精度。而TERPS则实现了1个数量级的性能提升。TERPS技术除了高精度之外，其优越的长期稳定性和可靠性使其在与其他气压测量器件的竞争中具备更好的维护成本优势。
气象应用中的器件选择
在气象站设计阶段，器件选择的考量往往包括如下几点因素。首先，性能等级需要符合例如世界气象组织（WMO）等所制定的标准。其次，考虑到使用环境的多样性，需要满足例如环境温度要求、防盐雾要求等。第三，校准周期上的考虑。在不同的使用环境下，校准工作可能轻而易举，但也可能花费大量成本。因此，超出指标要求的性能设计裕量可以帮助延长校准周期。此外通过校准数据的记录识别出年漂移量较小的设备，可以进一步延长其校准周期，进而节省使用成本。
气象站中的各类器件需要选择合适的与气象站通信的数据接口。若采用传统的模拟量输出，则可能引入额外的数据采集设备成本并引入额外误差。常用的设备间通信接口例如SDI-12或RS485等，支持即插即用并且可以以较低功耗实现中远距离通信。短距离通信接口例如I2C等，虽然可以实现更低的功耗但需要更好的集成度。以上各类通信方式在成本、传输速度、功耗、性能方面各有优劣，在选择时均可能对整个系统的硬件成本和使用成本产生影响。
结语：综上所述，气象应用中的器件选择是一个多维度的问题，可以归纳为如下四个方面：性能、接口及功耗、硬件成本、后期维护成本。作为压力设备供应商，德鲁克可以提供高性能解决方案（TERPS）及中等性能解决方案，同时可提供定制化服务以满足用户的各类产品定制化需求。
附言：对于气压检测设备的校验，德鲁克PACE系列压力控制器由于其精度、稳定性、带载能力及控制速度上的高等级指标，因而是市场上性能优良的产品之一。本周五的德鲁克公开课中我们将带您了解PACE系列模块化控制器产品的创新革新——PACE CM3压力控制器模块。
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