德魯克Druck在氣象行業(yè)中的應(yīng)用
 
 貝克休斯旗下的Druck(德魯克)品牌創(chuàng)立于1972年，是世界有名的壓力測量和校準(zhǔn)儀器儀表制造商。自創(chuàng)立之時起，Druck產(chǎn)品便依托于強(qiáng)大的技術(shù)**能力、設(shè)計能力和制造能力，為全球各領(lǐng)域的客戶提供各類壓力測量產(chǎn)品及服務(wù)。德魯克制造并交付的產(chǎn)品包括多種量程及用途的壓力傳感器和壓力測試測量儀器等，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、水文、船舶、氣象、能源、化工、軌道交通、半導(dǎo)體等領(lǐng)域。無論是復(fù)興號動車組列車上，還是大部分民航飛機(jī)上，德魯克產(chǎn)品都在其中扮演重要角色。
 
 Druck也是行業(yè)內(nèi)僅有的幾家擁有完整硅制程能力的壓力產(chǎn)品供應(yīng)商之一。多學(xué)科背景的工程團(tuán)隊利用ASIC技術(shù)、微處理器技術(shù)、表面處理技術(shù)、封裝技術(shù)，結(jié)合優(yōu)異的品控體系和制造能力，為全球用戶提供**的壓力測試整體解決方案。
 德魯克在英國、挪威及中國均設(shè)有研發(fā)中心及生產(chǎn)基地。特別是對于中國用戶來說，可以隨時與德魯克覆蓋國內(nèi)的銷售、技術(shù)支持及售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)取得聯(lián)系，從而獲得*便捷、及時的溝通及服務(wù)。
 
 在氣象站的設(shè)計和研發(fā)過程中，器件的選擇至關(guān)重要。若選擇指標(biāo)過高的器件，在其帶來的優(yōu)勢并不明顯的同時將產(chǎn)生較高成本；反之，可能觀測指標(biāo)無法達(dá)到要求，同時使用時高昂的維護(hù)成本甚至可能超出其采購成本上的優(yōu)勢。氣象站中的氣壓計是成本較高的部件之一。本文介紹的TERPS技術(shù)所具備的高性能、高可靠性及維護(hù)成本優(yōu)勢，使其成為大氣壓測量器件中的上佳選擇。
 
 氣壓測量與TERPS技術(shù)
 業(yè)界通常會采用各類傳感器進(jìn)**壓測量，但是要滿足*上等別的氣象觀測標(biāo)準(zhǔn)，需要考慮若干技術(shù)問題。首先，氣壓測量通常采用優(yōu)良壓力參考（即采用真空壓力作為參考）。此外，需要考慮性能上包括精度、長期穩(wěn)定性和可靠性等要求。第三，使用和維護(hù)。在許多類型的應(yīng)用中，設(shè)備可以在使用中隨時進(jìn)行零點調(diào)節(jié)，但絕壓設(shè)備在這一點上則較難滿足。氣象站在許多時候部署在偏遠(yuǎn)地區(qū)，往往每年才會進(jìn)行一次校準(zhǔn)，這意味著傳感器的長期穩(wěn)定性指標(biāo)是保證數(shù)據(jù)可靠性的重要因素。同時，設(shè)備還必須保證在運輸途中和使用現(xiàn)場有能力承受苛刻的使用環(huán)境，即環(huán)境適應(yīng)性要求。此外，還需要具備相對較低的成本和短交付周期的條件。
 
 德魯克RPS/DPS8100系列溝槽刻蝕諧振（TERPS）壓力傳感器，不僅在性能指標(biāo)上可以完全滿足氣象行業(yè)*高標(biāo)準(zhǔn)，同時具備優(yōu)越的長期穩(wěn)定性、寬使用溫度范圍、高等級的抗沖擊振動性能等優(yōu)勢。這使其非常適用于一系列對精度和穩(wěn)定性要求極高的應(yīng)用。因此，在氣象行業(yè)應(yīng)用中TERPS也成為了非常理想的高精度大氣壓力測量器件。
 
 TERPS概覽
 RPS/DPS8100系列產(chǎn)品所采用的TERPS技術(shù)，是德魯克半個世紀(jì)以來所研發(fā)的**技術(shù)的代表。其融合了***的設(shè)計、制造及封裝工藝，相比于上一代硅諧振技術(shù)（RPT系列），包括諧振器設(shè)計在內(nèi)的各項設(shè)計均進(jìn)行了不同程度的優(yōu)化，從而使其在更寬的溫度區(qū)間內(nèi)具備了±0.01%FS的全溫精度及±0.01%FS/年的長期穩(wěn)定性。一般來說，采用數(shù)字補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)異工業(yè)級壓力傳感器能在-20℃至80℃的補(bǔ)償溫度范圍內(nèi)達(dá)到±0.1%FS的精度。而TERPS則實現(xiàn)了1個數(shù)量級的性能提升。TERPS技術(shù)除了高精度之外，其優(yōu)越的長期穩(wěn)定性和可靠性使其在與其他氣壓測量器件的競爭中具備更好的維護(hù)成本優(yōu)勢。
 
 氣象應(yīng)用中的器件選擇
 在氣象站設(shè)計階段，器件選擇的考量往往包括如下幾點因素。首先，性能等級需要符合例如世界氣象組織（WMO）等所制定的標(biāo)準(zhǔn)。其次，考慮到使用環(huán)境的多樣性，需要滿足例如環(huán)境溫度要求、防鹽霧要求等。第三，校準(zhǔn)周期上的考慮。在不同的使用環(huán)境下，校準(zhǔn)工作可能輕而易舉，但也可能花費大量成本。因此，超出指標(biāo)要求的性能設(shè)計裕量可以幫助延長校準(zhǔn)周期。此外通過校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的記錄識別出年漂移量較小的設(shè)備，可以進(jìn)一步延長其校準(zhǔn)周期，進(jìn)而節(jié)省使用成本。
 
 氣象站中的各類器件需要選擇合適的與氣象站通信的數(shù)據(jù)接口。若采用傳統(tǒng)的模擬量輸出，則可能引入額外的數(shù)據(jù)采集設(shè)備成本并引入額外誤差。常用的設(shè)備間通信接口例如SDI-12或RS485等，支持即插即用并且可以以較低功耗實現(xiàn)中遠(yuǎn)距離通信。短距離通信接口例如I2C等，雖然可以實現(xiàn)更低的功耗但需要更好的集成度。以上各類通信方式在成本、傳輸速度、功耗、性能方面各有優(yōu)劣，在選擇時均可能對整個系統(tǒng)的硬件成本和使用成本產(chǎn)生影響。
 
 結(jié)語：綜上所述，氣象應(yīng)用中的器件選擇是一個多維度的問題，可以歸納為如下四個方面：性能、接口及功耗、硬件成本、后期維護(hù)成本。作為壓力設(shè)備供應(yīng)商，德魯克可以提供高性能解決方案（TERPS）及中等性能解決方案，同時可提供定制化服務(wù)以滿足用戶的各類產(chǎn)品定制化需求。
 
 附言：對于氣壓檢測設(shè)備的校驗，德魯克PACE系列壓力控制器由于其精度、穩(wěn)定性、帶載能力及控制速度上的高等級指標(biāo)，因而是市場上*優(yōu)良的產(chǎn)品之一。本周五的德魯克公開課中我們將帶您了解PACE系列模塊化控制器產(chǎn)品的*新革新——PACE CM3壓力控制器模塊。