DSC3型稱重式降水傳感器常見故障及其處理方法

陳思煉

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

關(guān)鍵詞 DSC3型稱重式降水傳感器；故障；處理方法

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

DSC3型稱重式降水傳感器采用新的技術(shù)算法，滿足固液態(tài)降水自動(dòng)化觀測，測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測的自動(dòng)化水平，更加準(zhǔn)確地觀測天氣和氣候要素，大大提高了觀測質(zhì)量和觀測效率，為專業(yè)部門和公眾提供更多有價(jià)值的氣象信息和觀測產(chǎn)品[1]。DSC3型稱重式降水傳感器以輸出脈沖信號(hào)形式無縫掛接在現(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)字和總線系統(tǒng)及終端組網(wǎng)使用。稱重式降水傳感器承擔(dān)降水量觀測任務(wù)的自動(dòng)化氣象觀測，減輕了觀測人員的工作量，具有較高的運(yùn)行可靠性，為降水過程中降水量預(yù)報(bào)和服務(wù)提供高質(zhì)量的觀測資料[2]。

1 DSC3型稱重式降水傳感器的工作原理

DSC3型稱重式降水觀測儀是由載荷元件、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位于收集容器的下方，紅外光學(xué)降水發(fā)生探測器（OPD）置于承水口上，通過信號(hào)電纜與數(shù)據(jù)處理單元的對應(yīng)接口相連。

稱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。稱重單元通過溫度補(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)確測量。

數(shù)據(jù)處理單元將載荷元件測得的收集容器內(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，通過對質(zhì)量變化的快速響應(yīng)測量和計(jì)算出降水量。OPD與DSC3型稱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接觸，通過探測紅外線光束的顆粒，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型稱重式降水傳感器測量的質(zhì)量通過脈沖或RS232/485方式輸出降水量。

2 DSC3型稱重式降水傳感器常見故障及處理

2.1 出現(xiàn)無規(guī)律的降水?dāng)?shù)值

稱重式降水傳感器的接地電阻值應(yīng)不大于4 Ω，基座的接地線應(yīng)當(dāng)就近接入觀測場地網(wǎng)。如果接地電阻值大于4 Ω時(shí)，接地線未連接或者連接松動(dòng)，采集器就會(huì)顯示無規(guī)律的降水?dāng)?shù)值。出現(xiàn)這種情況，觀測員及時(shí)測量接地電阻值，或者接地線接入觀測場地網(wǎng)，即可使數(shù)據(jù)恢復(fù)正常。

2.2 稱重降水傳感器無反應(yīng)

當(dāng)稱重降水傳感器指標(biāo)的最大測量誤差不大于10 mm時(shí)，±0.3 mm；大于10 mm時(shí)，±3%，實(shí)際測量過程降水強(qiáng)度小并且持續(xù)時(shí)間比較長時(shí)，采信器可能會(huì)無降水?dāng)?shù)值或者降水?dāng)?shù)值滯后。稱重降水傳感器測量降水質(zhì)量在這過程中要對小變化的質(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

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

2.4 降水量和人工測量的精度誤差較大

觀測的降水量應(yīng)和人工或其他降水觀測儀器測得的降水量進(jìn)行精度對比，若誤差大于4%時(shí)，需對儀器進(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，若脈沖口有問題，也聽不到“啪、啪、啪”的聲音，需更換電路板；內(nèi)筒液體已滿，降水溢出使測得質(zhì)量不變；載荷元件受沖擊損壞所測得降水量總是“0”，也需更換新的。

2.5 數(shù)據(jù)失真

觀測數(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)到最大測量范圍的水，為防止傳感器跳變，排水之前先斷開電源和數(shù)據(jù)線。

對承水口水平、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，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型稱重式降水傳感器是一種可以長期在戶外使用并自動(dòng)測量降水的設(shè)備，在自動(dòng)氣象站地面觀測中發(fā)揮著重要的作用。對于它在使用過程中可能出現(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《地面氣象觀測規(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)真查看場地情況和電源供電是否正常。定期對儀器進(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；降水過程較大時(shí)，在降水間歇時(shí)及時(shí)排水，并在降水過程結(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工作，確保雷雨天氣免于雷擊；遇到沙塵天氣預(yù)警但并無降水時(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；定期對稱重式降水傳感器進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)，出現(xiàn)誤差>4%時(shí)，要進(jìn)一步檢查誤差原因并調(diào)試，對于無法校準(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，在對儀器維護(hù)前，首先要斷開數(shù)據(jù)線和電源線，待維護(hù)結(jié)束后再接上儀器電源線和數(shù)據(jù)線。只有保證降水稱重儀器的長期安全運(yùn)行，達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求，才能確保降水觀測結(jié)果準(zhǔn)確、連續(xù)性，提高地面氣象觀測業(yè)務(wù)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]中國氣象局綜合觀測司.稱重式降水觀測規(guī)范（試行）[S].2011.

[2]鞏宏亞，謝萬軍，馬良，等.淺談稱重式降水傳感器[J].甘肅科技，2013，29（1）：31-63.

（責(zé)任編輯：劉昀）