国产gps探空系统静态测试要求和方法 1.docx

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国产gps探空系统静态测试要求和方法1

附件一

国产GPS探空系统静态测试要求和方法

1、GPS探空仪电气性能

1.1发射功率、发射频率

1.1.1指标要求

平均发射功率：

100-200mW

发射频率：

400.15～406MHz范围内可选

1.1.2测试方法：

方法一：

直接测量法。

测试示意图见图1。

探空仪发射机

频谱仪

同轴线直接连接

图1

被测试探空仪发射机处于发射状态，发射频率首先设为403MHz±0.5MHz，记录频谱仪发射信号频率和幅度应符合指标要求。

再置被测试发射机频率分别为401MHz±0.5MHz及405MHz±0.5MHz，记录频谱仪发射信号频率和幅度应符合指标要求。

方法二：

等信号强度法。

测试示意图见图2。

信号源

探空仪

频谱仪

图2

测试环境应宽敞，四周无金属等反射物体。

⑴将超高频信号发生器置于“等幅状态”，工作频率为403MHz±3MHz的高频信号输出与功率计连接，调节超高频信号发生器输出，使功率计指示为100mW。

⑵将超高频信号发生器输出与专用天线相连接，频谱仪的标准接收天线与专用天线之间距离为（60～100）cm，记录频谱仪显示的功率值为W1dBm，然后关闭超高频信号发生器。

⑶接通探空仪发射机的电源、将发射机天线放置在原专用天线位置，记录频谱仪显示的功率值为W2dBm。

若W2dbm≥W1dbm,则发射机功率P≥100mW，即符合技术要求；若探空仪发射机为脉冲状态输出，需换算成平均值再进行计算。

1.2载波频率稳定度（对温度）

1.2.1指标要求

≤200kHz（裸机下温度变化－30℃～＋50℃）

1.2.2测试方法：

测试示意图见图3。

裸机状态的发射机

频谱仪

图3

将被试探空仪发射机处于裸机状态，放入温度测试箱中。

对发射机加电，然后开启温度调节，使测试箱温度升至＋50℃±2℃，稳定5分钟后记录频谱仪指示的发射频率f1；再使温度测试箱温度降至－30℃±2℃，降温时间不少于30分钟，稳定5分钟后记录频谱仪指示的发射频率f2。

然后计算：

△f＝f1－f2，应符合指标要求。

1.3发射谱宽

1.3.1指标要求

≤150kHz（在－50dBc下）

1.3.2测试方法：

探空仪

频谱仪

图4⑴

f0

U0

△f

图4⑵

测试示意图及－50dBc下谱宽示意图见图4。

探空仪加电后，在频谱仪上记录相对中心频率f0的幅度U0及在－50dBc处的频带宽度△f应符合指标要求。

1.4GPS定位性能

1.4.1指标要求

定位时间：

≤3分钟

重新捕获时间：

≤1分钟

1.4.2测试方法：

测试示意图见图5。

定点A

定点B

探空仪

探空仪

S0

图5

⑴定位时间：

探空仪安放在空旷处选择的定点A处，给探空仪加电开始计时T0，待GPS出现稳定的定位数据时间Ti，计算△T＝Ti－T0，应符合指标要求。

⑵重新捕获时间：

探空仪安放在空旷处选择的定点A处，给探空仪加电开始计时T0，待GPS出现稳定的定位数据后，将GPS接收天线屏蔽。

在去除屏蔽一瞬间记录其此刻时间T0，待GPS再次出现稳定定位数据时记录时间为Ti，计算△T＝Ti－T0，应符合指标要求。

1.5GPS定位精度

1.5.1指标要求

水平：

＜10m

垂直：

＜16m

1.5.2测试方法：

测试示意图见图5。

在空旷处，选择两个定点A和B相距50m以上，A、B两点的距离S0精确测量确定，其中定点A放置探空仪处的海拔高度H0标定好。

每个探空仪在定点A接通电源稳定10分钟后，记录探空仪输出的每秒经度、纬度及海拔高度定位数据10分钟，再移到B处进行测量、记录。

考虑到GPS定位数据随时间有不可预测的飘移，参与考核的各厂的探空仪应该同时进行考核。

计算：

定点A和B分别计算记录的10分钟（按秒数据）定位数据的平均值：

经度

（i=1、2…….n）

纬度

（i=1、2…….n）

海拔高度

（i=1、2…….n）

GPS对AB两点定位距离

（

、

单位为秒）

差值：

水平：

垂直：

△H及△S应符合指标要求。

1.6电池供电时间

1.6.1指标要求

电池容量应能保证探空仪在实际施放中正常工作140分钟或以上。

1.6.2测试方法：

探空仪全负载通电，测量发射机供电电压，当这个电压低于最低额定工作电压时即为测量结束，应符合指标要求。

1.7探空仪重量

1.7.1指标要求

≤450g（含电池）。

1.7.2测试方法

称重，应符合指标要求。

2探空仪温（压）湿传感器

2.1指标要求

⑴温度测量性能

①测量范围：

+50℃～-90℃；

②允许误差（标准偏差）：

50℃～-80℃：

±0.2℃；

-80℃～-90℃：

±0.3℃。

③时间常数：

≤2s

⑵气压（可选）测量性能

①测量范围：

1060hPa～5hPa；

②允许误差（标准偏差）：

500hPa～1060hPa：

±1.5hPa

5hPa～500hPa：

±0.7hPa

③温度系数：

±0.02%hPa/℃

⑶相对湿度测量性能

①测量范围：

0～100%RH；

②允许误差（标准偏差）：

±3%RH（常温条件下）

③时间常数：

≤1.5s

2.2测试方法

2.2.1温度测试方法

测试示意图见图6。

温度变换器

标准温度表

温度检测箱

采集设备

标准值、被试示值

敏感元件

图6

温度检测点：

50℃±2℃；30℃±2℃；0℃±2℃；-20℃±2℃；-50±2℃；≤-70℃。

在每个检测点下，按等间隔时间（s）连续采集10组温度传感器和对应的标准值。

2.2.2气压（可选）测试方法

测试示意图见图7。

气压传感器

标准气压表

温度－气压检测箱

采集设备

标准值、被试示值

图7

气压检测点：

1050hPa±1hPa；1000hPa±1hPa；500hPa±1hPa；200hPa±1hPa；100hPa±1hPa；50hPa±1hPa；30hPa±1hPa；10hPa±1hPa；5hPa±1hPa。

温度检测点：

＋25℃±2℃；－20℃±2℃。

在每个温度检测点及气压检测点下，按等间隔时间（s）连续采集10组温度传感器和对应的标准值。

2.2.3相对湿度测试方法

测试示意图见图8。

湿度传感器

标准露点仪

温度－气压检测箱

采集设备

标准值、被试示值

图8

湿度检测点：

＋25℃下：

10％RH±3％RH；30％RH±3％RH；50％RH±3％RH；80％RH±3％RH；95％RH±3％RH。

－25℃下：

50％RH±3％RH；80％RH±3％RH；95％RH±3％RH。

在每个温度检测点及湿度检测点下，按等间隔时间（s）连续采集10组湿度传感器和对应的标准值。

2.2.4时间常数和温度系数：

厂方提供测试方法和测试数据，备查。

2.3温（压）湿传感器检测数据处理及评估

2.3.1数据处理：

⑴每个传感器每个检测点数据，按公式⑴计算差值：

……….⑴

式中：

－每个数据对标准的差值

－传感器示值

－传感器示值对应的标准值

－j传感器序号（j=1,2,3……m）

i数据示值序号（i=1,2,3……n）

k检测点序号（k=1,2,3……k）

⑵每个传感器系统差按公式⑵计算

……….⑵

⑶每个传感器各检测点数据的标准差按公式⑶计算：

………….⑶

⑷各检测点合成平均标准差按公式⑷计算：

……………⑷

2.3.2数据评估：

测试结果Sjk、Sk应符合指标要求。

3地面接收机部分

XX文库-让每个人平等地提升自我XX文库-让每个人平等地提升自我3.1接收频率范围

XX文库-让每个人平等地提升自我3.1.1指标要求

403MHz±3MHz

3.1.2测试方法：

测试示意图见图9。

探空仪

数据模拟器

射频信号源

被试接收设备

探空仪数据

显示设备

图9

射频信号源输出频率首先置于403MHz、输出幅度为－90dBm。

调节接收设备，使探空仪数据显示设备数据显示正常稳定。

然后改变射频信号源输出频率分别置于401.5MHz及405.5MHz，输出幅度保持为－90dBm。

调节接收设备分别在401.5MHz及405.5MHz频率上，如显示设备显示的数据再现403MHz状态，则判定符合技术指标要求。

3.2接收灵敏度

3.2.1指标要求

优于－115dbm（载噪比为12dB时）

3.2.2测试方法

测试示意图见图10。

信号发生器

接收机

示波器

图10

用信号发生器在400MHz—406MHz内选不同的频点发射、调节发射功率，减小至示波器测量的调频信号幅度趋于噪声电平，记录信号发生器的值。

3.3连续工作时间

3.3.1指标要求

≥24小时

3.3.2测试方法

连续开机工作24小时以上，要求系统各部分操作无性能变化；接收性能无变化；运行可靠性考核中应记录故障发生部位及排除时间等。

⑴在室内室外设备架设完毕并调试合格后方可进行24小时试验。

⑵系统通电后，在各部分性能检查无误，探空仪信号接收无误情况下，开始计时。

每隔两个小时对各部分操作及实时接收探空仪信号进行一次检查，是否出现性能变化，并进行记录。

24小时试验结束后再对系统性能进行测试。

⑶当发生性能变化及故障时需记录出现时间，发生的部位及对整体接收处理影响程度，决定是否需停机检修。

停机检修由技术专家组决定。

⑷停机检修应记录检修时间。

超过半小时以上，需补延试验时间。

超过半小时以上的情况不能超过2次，厂方并应提交技术分析报告。

3.4地面接收处理设备电源适应性

3.4.1指标要求

电源电压单相220伏、频率50HZ，在电源电压变化＋10％～－15％，频率变化±3％时，系统能正常工作。

3.4.2试验方法：

⑴在室内室外设备架设完毕并通过整架调试合格后方可进行电源适应性试验。

⑵进行电源适应性试验时无论变化电压值，还是采用汽油发电机供电变化电压及频率，首先检查探空仪信号接收的质量是否发生变化。

变化的依据为正常市网供电为标准，进行比较评估。

3.5前端数据处理机

3.5.1测试内容

前端数据处理：

功能，按厂方提供的功能由生产厂方演示；

应输出的数据，定位数据：

包括每秒的经度、纬度、海拔高度及距离；

TPU数据：

未经辐射订正的温度、湿度及气压。

风数据：

每秒的风速、风向及风矢量。

3.5.2测试方法：

在静态下，利用定点探空仪的发射，检查定位数据及TPU数据的输出。

利用动态试验前试验性放球时，进行风数据输出检查。

3.6探空仪基测设备

3.6.1指标要求

温度：

最大允许误差：

±0.1℃：

湿度：

最大允许误差：

±2％RH

3.6.2检测点

温度检测点：

0℃～2℃；10℃±2℃；20℃±2℃；30℃±2℃；40±2℃。

湿度检测点（常温）：

30％RH±2％RH；50％RH±2％RH；70％RH±2％RH；90％RH±2％RH；≤95％RH。

3.6.3标准器

3.6.3.1铂电阻数字测温仪

测量范围0℃～+50℃，不确定度0.06℃。

3.6.3.2露点仪

测量范围-15℃～+25℃，露点温度准确度±0.2℃（1%RH）。

3.6.3.3恒温槽

控温范围0℃～+50℃，波动度≤0.05℃，均匀度≤0.05℃。

3.6.4测试方法

测试方法参见2.2和《JKZ1型探空仪检测箱校准方法（试行）》。