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摘要：随着科学技术的发展，气象工程建设中越来越多的应用了先进的电子设备，以提高气象观测的准确性和高效性。电子设备在工作中会由于各种原因引发一些噪声故障，为气象预报工作带来障碍，甚至影响整个气象观测预报工作的正常开展，所以气象电子设备噪声原因的分析与控制显得非常关键。本文首先阐述了气象电子设备的构成，其次分析了气象电子设备产生噪声的几种类型和具体原因，并且提出了各类噪声故障的防范技术，以期为相关工作人員提供参考。
关键词：气象电子设备；噪声；原因；防范措施
1、气象电子设备
气象电子设备的构成包括气象数据的采集系统、数据的处理系统以及进行气象探测的相关探测器和传感器等。一般而言，气象探测器、传感器和数据采集设备等通常安装在露天的环境中，容易受到自然环境等外界因素的影响而出现故障。除此之外，这些气象电子设备经过传输通道连接室内的数据处理系统，当气象电子设备受到外界环境影响的情况下，会产生一定程度的电磁脉冲经过传输通道干扰信号传输，从而引起噪声干扰。噪声干扰影响信号正常传输，会对气象电子设备的正常运转造成影响，甚至会导致设备损坏。气象电子设备的日常管理与维护工作应采取以预防为主的方针。气象设备维护人员应当针对气象电子设备噪声的产生原因主动采取相关应对措施，尽量降低故障产生几率，以保障气象电子设备正常运行。目前来讲，气象电子设备的噪声故障类型主要有三种，产生的原因各有不同，下面将进行针对性的分析。
2、气象电子设备的噪声类型
2.1 Ⅰ类噪声
Ⅰ 类噪声主要指的是噪声源与信号线之间通过感应产生的噪声，噪声出现的具体原因有两个：
（1）如果噪声源和信号线之间存在漏抗时，通过传导出现耦合而出现噪声；
（2）如果噪声源和信号线之间存在静电耦合时，通过静电感应引发耦合从而出现噪声。
2.2 Ⅱ类噪声
Ⅱ类噪声主要指的是信号线之间通过感应产生的噪声，主要的噪声原因有三个：
（1）当信号源及信号线之间存在电导时，在信号线中由于电磁感应出现一定的噪声；
（2）当超过两根信号线接近时由于静电感应以及电磁感应，一根信号线感应到另外一根信号线，从而产生噪声电压信号；
（3）因为两根信号线之间存在不匹配的阻抗，导致在信号上叠加了反射波而形成噪声。
2.3 Ⅲ类噪声
Ⅲ类噪声是指接地与信号线之间通过感应而出现的噪声，具体原因是接地回路过程中形成了耦合。例如，当在接信端或者发信端接地时，因为接地方式不合理，导致信号地与真实大地之间存在电位差，那么就会产生回路电流，从而引入噪声。
3、气象电子设备的噪声防范措施
3.1 Ⅰ类噪声防范措施
为了避免噪声源和信号线相互感应引发的噪声给气象设备及其整体系统产生影响，我们务必采取一定的防范技术措施，例如：处理并减小噪声源、设计时采用抗噪声余量大的电路、加校正电路等方法，均能够消除Ⅰ类噪声。其中以处理并减小噪声源方法最为有效。虽然彻底消除噪声源有一定的难度，但是采用以下方法能够消除或最大限度地减轻Ⅰ类噪声，以降低对气象电子设备产生的影响。
（1）屏蔽
为了降低外界噪声对气象电子设备的影响，可考虑对其信号线甚至整个系统进行有效屏蔽。除此之外，针对静电耦合产生的噪声，可以通过在信号线上覆盖一层良导体并同时将良导体接地的方式来消除。假如在没有屏蔽的状态下，信号线的感应产生噪声，可以采用外屏蔽层接地方式进行消除。运用屏蔽接地的方法消除噪声，需要注意其阻抗越小消除效果越好。
（2）滤波
多数情况下，电源总线的噪声通常是通过交流电源混入的。交流电源线是将外部噪声引进到气象电子设备系统的一个主要的途径。要消除或减轻由交流电源线所带来的噪声，可以在交流电源的进线端增加去耦和滤波环节。例如：在噪声发生源端或者在电路系统中安装交流滤波器。
3.2 Ⅱ类噪声防范措施
（1）采用特殊电缆
同轴电缆具有互阻抗性较高、特性阻抗较低并具有屏蔽层的特点，可以有效地消除串扰。但是由于采用同轴线缆的成本较高，所以更适用于在噪声干扰较为严重的情况下应用；通常情况下，采取双绞线就可以达到消除噪声的目的，其成本也相应较低，安装起来也相对方便。双绞线是通过将信号线以及地线紧密的绞缠在一起，干扰信号对这两根相互绞缠在一起的导线上产生的作用是一致的。而在接收方可通过差分电路将共模干扰消除，进而提取出有用信号。采用双绞线不仅可以抵抗一部分来自外界的电磁波干扰，也可以减轻多对绞线之间的相互干扰。另外，如能对双绞线实施有效屏蔽，还可以进一步消除由电磁感应引起的噪声。
（2）对传输线进行适当处理
在数字信号的传输过程中，如果信号线缆过长，那么可能出现线缆的传输延迟时间基本等于或着超过脉冲转换的时间的情况，这就需要考虑由于 “信号反射”带来的影响。信号反射会减小系统的噪声容限、增加延迟时间，导致信号本身出现“振荡”和“过冲”等现象。我们可以通过如下的措施来降低此类干扰：首先要尽可能地缩短通信线缆的长度；其次为了降低电流脉冲，应选用具有合适的波阻抗特性的传输线；最后为了能够有效的防止电压负冲，可以在接收方的信号输入端增加箝位二级管。
3.3 Ⅲ类噪声防范措施
（1）改进地线
在气象电子设备的电路系统中设置专用地线，以完全分开电源线接地系统。这样可以消除在接地系统中可能存在的电流干扰。此外，应当在气象电子仪器的电路系统与其外壳之间通过一个点连通，以防止电路系统与外壳构成回路的现象。
（2）良好接地
当传输电路由数字电路驱动时，应当确保传输线路具备良好接地条件。由于地线上的噪声通常会大于电子设备的噪声阈值，因此需要通过良好接地来克服这一现象。一旦接地不良，电流在传输线接地回路流动的过程中如遇到高阻抗，就会产生尖峰噪声。消除这一尖峰噪声需要遵循如下的几个原则。
①双绞线亦或是同种线的接地端应有效连接于靠近驱动或者是接收装置的接地终端，提高可靠性。
②气象电子设备底盘与大地通过紧密连接，可以有效抑制系统噪声。悬空以及不良的接线，不但会威胁到接地系统的完整程度，还会在系统实际运行时产生新的噪声。所以，设备底盘以及接地母线系统，需要可靠的电气连接与机械连接。
③气象电子设备的印制板接地和去耦环节对于抑制噪声也十分重要。在设计电路时，最好采用双面有镀层的印制板，其中一面铺设线路，而另一面则基本是整体的进行大面积接地。对于大块印制板，针对其可能产生串扰的问题，可以利用接地网的形式降低串扰以及抑制较大的噪声产生。为了降低串扰和噪声，印制板的接地过程中还应注意：首先，接地母线不管处于何种位置都要做到尽可能加宽；其次对于连接长线缆的驱动门电路的电源Vcc，其去耦电容器的安装应当尽可能靠近电源Vcc，同时将电容器、传输线、元件的地都接在公共点上。
结语：
综上所述，气象电子设备在气象监测工作中尤为关键，作用非常重要。因此需要相关工作人员全面掌握专业基础知识并拥有丰富的实际经验。当电子设备出现噪声干扰时，工作人员应当进行全面检查和深入分析，寻求最为有效的解决方法。从而有效保障气象电子设备系统的正常稳定运行，为气象监测工作的开展提供有力帮助。
参考文献：
[1]张玉桦. 自动气象站的雷电及过电压保护[A]. 中国气象学会.第34届中国气象学会年会 S19 雷电物理和防雷新技术——第十五届防雷减灾论坛论文集[C].中国气象学会：，2017：21.
[2]解鹤.电子设备感应信号端口设计与应用[J].科技资讯，2017，15（26）：41-42.
[3]张振，李坦.浅谈气象信息系统雷电防护常见问题的解决方法[J].数字通信世界，2017（07）：131.
[4]李衣长，张泉锋，龚伟，杨希，李顺新.气象观测设备雷电灾害防御关键技术应用研究[J].海峡科学，2017（06）：76-79.
[5]李岩.关于气象电子设备的维修技术[J].信息系统工程，2013（02）：92-93.
关键词：气象电子设备；噪声；原因；防范措施
1、气象电子设备
气象电子设备的构成包括气象数据的采集系统、数据的处理系统以及进行气象探测的相关探测器和传感器等。一般而言，气象探测器、传感器和数据采集设备等通常安装在露天的环境中，容易受到自然环境等外界因素的影响而出现故障。除此之外，这些气象电子设备经过传输通道连接室内的数据处理系统，当气象电子设备受到外界环境影响的情况下，会产生一定程度的电磁脉冲经过传输通道干扰信号传输，从而引起噪声干扰。噪声干扰影响信号正常传输，会对气象电子设备的正常运转造成影响，甚至会导致设备损坏。气象电子设备的日常管理与维护工作应采取以预防为主的方针。气象设备维护人员应当针对气象电子设备噪声的产生原因主动采取相关应对措施，尽量降低故障产生几率，以保障气象电子设备正常运行。目前来讲，气象电子设备的噪声故障类型主要有三种，产生的原因各有不同，下面将进行针对性的分析。
2、气象电子设备的噪声类型
2.1 Ⅰ类噪声
Ⅰ 类噪声主要指的是噪声源与信号线之间通过感应产生的噪声，噪声出现的具体原因有两个：
（1）如果噪声源和信号线之间存在漏抗时，通过传导出现耦合而出现噪声；
（2）如果噪声源和信号线之间存在静电耦合时，通过静电感应引发耦合从而出现噪声。
2.2 Ⅱ类噪声
Ⅱ类噪声主要指的是信号线之间通过感应产生的噪声，主要的噪声原因有三个：
（1）当信号源及信号线之间存在电导时，在信号线中由于电磁感应出现一定的噪声；
（2）当超过两根信号线接近时由于静电感应以及电磁感应，一根信号线感应到另外一根信号线，从而产生噪声电压信号；
（3）因为两根信号线之间存在不匹配的阻抗，导致在信号上叠加了反射波而形成噪声。
2.3 Ⅲ类噪声
Ⅲ类噪声是指接地与信号线之间通过感应而出现的噪声，具体原因是接地回路过程中形成了耦合。例如，当在接信端或者发信端接地时，因为接地方式不合理，导致信号地与真实大地之间存在电位差，那么就会产生回路电流，从而引入噪声。
3、气象电子设备的噪声防范措施
3.1 Ⅰ类噪声防范措施
为了避免噪声源和信号线相互感应引发的噪声给气象设备及其整体系统产生影响，我们务必采取一定的防范技术措施，例如：处理并减小噪声源、设计时采用抗噪声余量大的电路、加校正电路等方法，均能够消除Ⅰ类噪声。其中以处理并减小噪声源方法最为有效。虽然彻底消除噪声源有一定的难度，但是采用以下方法能够消除或最大限度地减轻Ⅰ类噪声，以降低对气象电子设备产生的影响。
（1）屏蔽
为了降低外界噪声对气象电子设备的影响，可考虑对其信号线甚至整个系统进行有效屏蔽。除此之外，针对静电耦合产生的噪声，可以通过在信号线上覆盖一层良导体并同时将良导体接地的方式来消除。假如在没有屏蔽的状态下，信号线的感应产生噪声，可以采用外屏蔽层接地方式进行消除。运用屏蔽接地的方法消除噪声，需要注意其阻抗越小消除效果越好。
（2）滤波
多数情况下，电源总线的噪声通常是通过交流电源混入的。交流电源线是将外部噪声引进到气象电子设备系统的一个主要的途径。要消除或减轻由交流电源线所带来的噪声，可以在交流电源的进线端增加去耦和滤波环节。例如：在噪声发生源端或者在电路系统中安装交流滤波器。
3.2 Ⅱ类噪声防范措施
（1）采用特殊电缆
同轴电缆具有互阻抗性较高、特性阻抗较低并具有屏蔽层的特点，可以有效地消除串扰。但是由于采用同轴线缆的成本较高，所以更适用于在噪声干扰较为严重的情况下应用；通常情况下，采取双绞线就可以达到消除噪声的目的，其成本也相应较低，安装起来也相对方便。双绞线是通过将信号线以及地线紧密的绞缠在一起，干扰信号对这两根相互绞缠在一起的导线上产生的作用是一致的。而在接收方可通过差分电路将共模干扰消除，进而提取出有用信号。采用双绞线不仅可以抵抗一部分来自外界的电磁波干扰，也可以减轻多对绞线之间的相互干扰。另外，如能对双绞线实施有效屏蔽，还可以进一步消除由电磁感应引起的噪声。
（2）对传输线进行适当处理
在数字信号的传输过程中，如果信号线缆过长，那么可能出现线缆的传输延迟时间基本等于或着超过脉冲转换的时间的情况，这就需要考虑由于 “信号反射”带来的影响。信号反射会减小系统的噪声容限、增加延迟时间，导致信号本身出现“振荡”和“过冲”等现象。我们可以通过如下的措施来降低此类干扰：首先要尽可能地缩短通信线缆的长度；其次为了降低电流脉冲，应选用具有合适的波阻抗特性的传输线；最后为了能够有效的防止电压负冲，可以在接收方的信号输入端增加箝位二级管。
3.3 Ⅲ类噪声防范措施
（1）改进地线
在气象电子设备的电路系统中设置专用地线，以完全分开电源线接地系统。这样可以消除在接地系统中可能存在的电流干扰。此外，应当在气象电子仪器的电路系统与其外壳之间通过一个点连通，以防止电路系统与外壳构成回路的现象。
（2）良好接地
当传输电路由数字电路驱动时，应当确保传输线路具备良好接地条件。由于地线上的噪声通常会大于电子设备的噪声阈值，因此需要通过良好接地来克服这一现象。一旦接地不良，电流在传输线接地回路流动的过程中如遇到高阻抗，就会产生尖峰噪声。消除这一尖峰噪声需要遵循如下的几个原则。
①双绞线亦或是同种线的接地端应有效连接于靠近驱动或者是接收装置的接地终端，提高可靠性。
②气象电子设备底盘与大地通过紧密连接，可以有效抑制系统噪声。悬空以及不良的接线，不但会威胁到接地系统的完整程度，还会在系统实际运行时产生新的噪声。所以，设备底盘以及接地母线系统，需要可靠的电气连接与机械连接。
③气象电子设备的印制板接地和去耦环节对于抑制噪声也十分重要。在设计电路时，最好采用双面有镀层的印制板，其中一面铺设线路，而另一面则基本是整体的进行大面积接地。对于大块印制板，针对其可能产生串扰的问题，可以利用接地网的形式降低串扰以及抑制较大的噪声产生。为了降低串扰和噪声，印制板的接地过程中还应注意：首先，接地母线不管处于何种位置都要做到尽可能加宽；其次对于连接长线缆的驱动门电路的电源Vcc，其去耦电容器的安装应当尽可能靠近电源Vcc，同时将电容器、传输线、元件的地都接在公共点上。
结语：
综上所述，气象电子设备在气象监测工作中尤为关键，作用非常重要。因此需要相关工作人员全面掌握专业基础知识并拥有丰富的实际经验。当电子设备出现噪声干扰时，工作人员应当进行全面检查和深入分析，寻求最为有效的解决方法。从而有效保障气象电子设备系统的正常稳定运行，为气象监测工作的开展提供有力帮助。
参考文献：
[1]张玉桦. 自动气象站的雷电及过电压保护[A]. 中国气象学会.第34届中国气象学会年会 S19 雷电物理和防雷新技术——第十五届防雷减灾论坛论文集[C].中国气象学会：，2017：21.
[2]解鹤.电子设备感应信号端口设计与应用[J].科技资讯，2017，15（26）：41-42.
[3]张振，李坦.浅谈气象信息系统雷电防护常见问题的解决方法[J].数字通信世界，2017（07）：131.
[4]李衣长，张泉锋，龚伟，杨希，李顺新.气象观测设备雷电灾害防御关键技术应用研究[J].海峡科学，2017（06）：76-79.
[5]李岩.关于气象电子设备的维修技术[J].信息系统工程，2013（02）：92-93.