陳思煉

摘 要 DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器是實(shí)現(xiàn)降水自動(dòng)化觀(guān)測(cè)的智能傳感器，全面解決了人工觀(guān)測(cè)存在的時(shí)效性差、時(shí)空密度不足，不能全面連續(xù)反映降水過(guò)程的變化等弊端，減輕了觀(guān)測(cè)人員的工作量，并為降水天氣提供高質(zhì)量的觀(guān)測(cè)資料。針對(duì)DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器在實(shí)際應(yīng)用中常見(jiàn)的故障進(jìn)行剖析，提出合適的處理方法。

關(guān)鍵詞 DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器；故障；處理方法

中圖分類(lèi)號(hào)：P414.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-890X（2015）30--02

DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器采用新的技術(shù)算法，滿(mǎn)足固液態(tài)降水自動(dòng)化觀(guān)測(cè)，測(cè)量的精確度比翻斗式雨量傳感器高，全面提升了地面氣象觀(guān)測(cè)的自動(dòng)化水平，更加準(zhǔn)確地觀(guān)測(cè)天氣和氣候要素，大大提高了觀(guān)測(cè)質(zhì)量和觀(guān)測(cè)效率，為專(zhuān)業(yè)部門(mén)和公眾提供更多有價(jià)值的氣象信息和觀(guān)測(cè)產(chǎn)品[1]。DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器以輸出脈沖信號(hào)形式無(wú)縫掛接在現(xiàn)有自動(dòng)氣象站上；同時(shí)，輸出RS232/485數(shù)字信號(hào)，可以同其他數(shù)字和總線(xiàn)系統(tǒng)及終端組網(wǎng)使用。稱(chēng)重式降水傳感器承擔(dān)降水量觀(guān)測(cè)任務(wù)的自動(dòng)化氣象觀(guān)測(cè)，減輕了觀(guān)測(cè)人員的工作量，具有較高的運(yùn)行可靠性，為降水過(guò)程中降水量預(yù)報(bào)和服務(wù)提供高質(zhì)量的觀(guān)測(cè)資料[2]。

1 DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器的工作原理

DSC3型稱(chēng)重式降水觀(guān)測(cè)儀是由載荷元件、數(shù)據(jù)處理單元和外圍組件組成，既可以輸出脈沖信號(hào)接入現(xiàn)有自動(dòng)氣象站，也可以作為智能傳感器掛接在其他采集系統(tǒng)上。溫度傳感器和載荷元件的托盤(pán)位于收集容器的下方，紅外光學(xué)降水發(fā)生探測(cè)器（OPD）置于承水口上，通過(guò)信號(hào)電纜與數(shù)據(jù)處理單元的對(duì)應(yīng)接口相連。

稱(chēng)重單元是該降水傳感器的重要組成部分，主要由載荷元件和信號(hào)變換電路組成，載荷元件是稱(chēng)重單元的核心。載荷元件基于電阻應(yīng)變技術(shù)，阻值受外力作用發(fā)生變化，測(cè)量電路把電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而得到降水質(zhì)量。稱(chēng)重單元通過(guò)溫度補(bǔ)償、數(shù)字濾波等技術(shù)達(dá)到全量程范圍內(nèi)的降水準(zhǔn)確測(cè)量。

數(shù)據(jù)處理單元將載荷元件測(cè)得的收集容器內(nèi)降水質(zhì)量的電信號(hào)數(shù)值傳送到運(yùn)算器內(nèi)，經(jīng)過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)化為以“mm”為單位的降水。處理單元有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量不少于30 d。DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器的核心是一種基于電阻應(yīng)變技術(shù)載荷元件，通過(guò)對(duì)質(zhì)量變化的快速響應(yīng)測(cè)量和計(jì)算出降水量。OPD與DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器接口相連，OPD被支架架在收集容器的上端，與收集容器桶口保持合理的無(wú)接觸，通過(guò)探測(cè)紅外線(xiàn)光束的顆粒，進(jìn)行智能識(shí)別與判斷是否有降水發(fā)生。如果出現(xiàn)降水，DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器測(cè)量的質(zhì)量通過(guò)脈沖或RS232/485方式輸出降水量。

2 DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器常見(jiàn)故障及處理

2.1 出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的降水?dāng)?shù)值

稱(chēng)重式降水傳感器的接地電阻值應(yīng)不大于4 Ω，基座的接地線(xiàn)應(yīng)當(dāng)就近接入觀(guān)測(cè)場(chǎng)地網(wǎng)。如果接地電阻值大于4 Ω時(shí)，接地線(xiàn)未連接或者連接松動(dòng)，采集器就會(huì)顯示無(wú)規(guī)律的降水?dāng)?shù)值。出現(xiàn)這種情況，觀(guān)測(cè)員及時(shí)測(cè)量接地電阻值，或者接地線(xiàn)接入觀(guān)測(cè)場(chǎng)地網(wǎng)，即可使數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

2.2 稱(chēng)重降水傳感器無(wú)反應(yīng)

當(dāng)稱(chēng)重降水傳感器指標(biāo)的最大測(cè)量誤差不大于10 mm時(shí)，±0.3 mm；大于10 mm時(shí)，±3%，實(shí)際測(cè)量過(guò)程降水強(qiáng)度小并且持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)時(shí)，采信器可能會(huì)無(wú)降水?dāng)?shù)值或者降水?dāng)?shù)值滯后。稱(chēng)重降水傳感器測(cè)量降水質(zhì)量在這過(guò)程中要對(duì)小變化的質(zhì)量進(jìn)行處理，否則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤報(bào)。在降水強(qiáng)度正常情況下降水傳感器無(wú)反應(yīng)，需要檢查端口連接是否錯(cuò)誤或者是否松動(dòng)。查看稱(chēng)重降水傳感器工作狀態(tài)并重新啟動(dòng)。

2.3 降水量偏小、記錄滯后

在稱(chēng)重式降水傳感器投入使用的過(guò)程中，和人工雨量筒觀(guān)測(cè)值比較，存在測(cè)量的降水量偏小，反應(yīng)不靈敏，降水記錄滯后的現(xiàn)象，經(jīng)檢查，多是由于地線(xiàn)接觸不良引起的。因此，要定期對(duì)儀器設(shè)備的電路接地線(xiàn)進(jìn)行檢查。

2.4 降水量和人工測(cè)量的精度誤差較大

觀(guān)測(cè)的降水量應(yīng)和人工或其他降水觀(guān)測(cè)儀器測(cè)得的降水量進(jìn)行精度對(duì)比，若誤差大于4%時(shí)，需對(duì)儀器進(jìn)行檢查調(diào)試。查看供電是否正常，確保電壓9～15 V；檢查設(shè)備脈沖口是否輸出正常，若脈沖口有問(wèn)題，也聽(tīng)不到“啪、啪、啪”的聲音，需更換電路板；內(nèi)筒液體已滿(mǎn)，降水溢出使測(cè)得質(zhì)量不變；載荷元件受沖擊損壞所測(cè)得降水量總是“0”，也需更換新的。

2.5 數(shù)據(jù)失真

觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)失真時(shí)，檢查內(nèi)筒內(nèi)液面高度，及時(shí)排掉內(nèi)筒內(nèi)液累積深度達(dá)到最大測(cè)量范圍的水，為防止傳感器跳變，排水之前先斷開(kāi)電源和數(shù)據(jù)線(xiàn)。

對(duì)承水口水平、高度情況定期進(jìn)行檢查維護(hù)。將儀器自帶水平尺輕輕放在傳感器承水口上，按八方位方向依次旋轉(zhuǎn)進(jìn)行水平檢查，若不夠水平可調(diào)試基座底部螺栓。檢查承水口高度時(shí)將卷尺拉開(kāi)，垂直距地，一端貼緊地面，一端拉至放在承水口的水平尺下沿，讀取卷尺從地面到水平尺下沿的長(zhǎng)度。承水口距地面高度一般選擇120±3 cm，積雪較厚的個(gè)別地區(qū)也可選擇（150±3）cm。

2.6 載荷元件損壞

DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器采用的防凍液一般是將乙烯乙二醇和甲醇按比例配制好的專(zhuān)用防凍液，最低冰點(diǎn)-45 ℃。冬季降雪總量臨近防凍液可容累積降水量時(shí)，就必須清空，否則會(huì)造成載荷元件損壞，清空后根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁貤l件添加防凍液。

3 日常維護(hù)管理

DSC3型稱(chēng)重式降水傳感器是一種可以長(zhǎng)期在戶(hù)外使用并自動(dòng)測(cè)量降水的設(shè)備，在自動(dòng)氣象站地面觀(guān)測(cè)中發(fā)揮著重要的作用。對(duì)于它在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障，要結(jié)合其工作原理，從實(shí)際情況出發(fā)，及時(shí)查找出解決故障的方法。同時(shí)，儀器設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)與管理是一項(xiàng)重要工作，應(yīng)嚴(yán)格遵循《地面氣象觀(guān)測(cè)規(guī)范》規(guī)定，值班人員要做好儀器日常巡視檢查和維護(hù)管理，認(rèn)真查看場(chǎng)地情況和電源供電是否正常。定期對(duì)儀器進(jìn)行清潔，及時(shí)清除掉內(nèi)筒口沿以外的雜草、沙塵等雜物；降水過(guò)程較大時(shí)，在降水間歇時(shí)及時(shí)排水，并在降水過(guò)程結(jié)束后，及時(shí)檢查；定期檢查儀器防雷接地的情況，做好每年春季的儀器防雷安全檢測(cè)工作，確保雷雨天氣免于雷擊；遇到沙塵天氣預(yù)警但并無(wú)降水時(shí)，及時(shí)將桶口加蓋，在沙塵天氣結(jié)束后再把蓋取掉；內(nèi)筒積液過(guò)多時(shí)，及時(shí)清空，然后添加相應(yīng)的防凍液和蒸發(fā)抑制油；定期對(duì)稱(chēng)重式降水傳感器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，出現(xiàn)誤差>4%時(shí)，要進(jìn)一步檢查誤差原因并調(diào)試，對(duì)于無(wú)法校準(zhǔn)的儀器要更換新的，定期由氣象計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)作儀器的計(jì)量檢定工作。值得注意的是，在對(duì)儀器維護(hù)前，首先要斷開(kāi)數(shù)據(jù)線(xiàn)和電源線(xiàn)，待維護(hù)結(jié)束后再接上儀器電源線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)。只有保證降水稱(chēng)重儀器的長(zhǎng)期安全運(yùn)行，達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求，才能確保降水觀(guān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確、連續(xù)性，提高地面氣象觀(guān)測(cè)業(yè)務(wù)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)氣象局綜合觀(guān)測(cè)司.稱(chēng)重式降水觀(guān)測(cè)規(guī)范（試行）[S].2011.

[2]鞏宏亞，謝萬(wàn)軍，馬良，等.淺談稱(chēng)重式降水傳感器[J].甘肅科技，2013，29（1）：31-63.

（責(zé)任編輯：劉昀）