AG2.0型超聲波蒸發傳感器維護

孟凡偉 李義蘭 孫月

摘要：目前中國氣象局下發的新版臺站綜合地面業務軟件ISOS集成板（Ver2.0.0.0.0）版本，無蒸發水位輸入項，首頁狀態欄下預警設備并不提示預警信息，僅在數據可查詢到當前蒸發水位，在日常工作當中，經常遇到無信號或輸出信號異常等情況，使AG2.0蒸發傳感器維護、故障排除不易察覺。本文簡單闡述AG 2.0型超聲波蒸發傳感器的組成、工作原理、并對實際工作中的運行維護提供合理的保障維護方法及處理。

關鍵詞：AG2.0超聲波蒸發器；日常維護 ；蒸發傳感器

中圖分類號： P414.82 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.22.081

1 AG2.0蒸發傳感器測量原理

AG2.0超聲波蒸發器是由超聲波傳感器和不銹鋼圓筒架組成，和E-601B型蒸發桶、水圈、百葉箱等配套使用，整套蒸發測量系統由百葉箱、測量筒、超聲波測量探頭、連通管、蒸發桶、水圈、溢流桶組成，如見圖1所示。

配置PT-100溫度校正部分，保證在溫度范圍內的測量精度。測量范圍0～100mm、分辨率<0.15%、測量精度±1.5%（工作溫度0℃～50℃）、供電電源10 V～15V 、輸出4～20mA（負載電阻最大500Ω），根據超聲波測距原理觀測水面蒸發量，選用高精度超聲波傳感器，測量超聲波傳感器至水面距離，根據超聲波傳感器測量發射和返回的時間差來測量水位變化，并轉換成電信號輸出。信號使用模擬器模擬輸出4～20mA的電流進行通信，經主采集器轉換后ISOS軟件采集的水位數據在0～100mm之間。其中高水位20mA對應100mm，低水位4mA對應0mm。根據所測輸出電流，對水位計算可利用以下公式：

E=100×（I-4）/（I-20）

其中E：蒸發水位，單位mm；I：電流值，單位mA。

2 AG2.0蒸發傳感器的日常維護

蒸發傳感器按照業務規定用水要求：應盡可能使用代表當地自然水體（江、流、湖）的水，在取自然水有困難的地區，也可使用飲用水；器內水要保持清潔，水面無漂浮物，水中無小蟲及懸浮污物，無青苔，水色無顯著變化；一般每月換一次水。蒸發傳感器換水時應清洗蒸發桶，換水的溫度應與原有水溫度接近。冬季結冰期停止觀測，應將蒸發桶內的水汲凈，加蓋，以免凍壞。

使用前，各檢查一次蒸發器的滲漏情況，調節高度時，要求不銹鋼測量桶最高水位線和蒸發桶溢流口下沿持平。（測量方法可使蒸發桶裝滿水，測量蒸發桶內水位和不銹鋼測量桶水位）

水圈內水面應與蒸發桶內水面接近。當水位即將接近蒸發桶溢流口時及水位即將接近不銹鋼測量桶高水位時，應及時將蒸發桶的水舀出；當水位即將低于蒸發桶溢流口下10cm時，（不銹鋼測量桶低水位低于最低水位時），應及時向蒸發桶內加水。

清洗設備時應關閉閥門；加水時應緩慢注入，注入一半時打開氣閥，繼續注入。

維護時，在新版ISOS軟件中填寫設備維護，維護結束后填寫結束設備維護，在軟件左側樹狀欄內選中蒸發傳感器啟用選項，設備才正式啟用采集數值。或者調出ISOS軟件中維護終端，輸入SENST_LE 1，（0，表示關閉；1，表示開啟）。

若主采集配有標準電阻，可將輸出的電流信號轉換成電壓電號，測量電壓輸出判斷是否為輸出電流為4mA對應電壓0V；輸出電流20mA時對應電壓則為5V或10V。

3 AG2.0蒸發傳感器蒸發觀測的干擾來源

維護或者啟用AG2.0蒸發傳感器時注入蒸發桶內水流過大，未關閉閥門，導致連接管內有氣泡形成，影響AG2.0蒸發傳感器觀測數據，ISOS軟件蒸發水位穩定一段時間后，蒸發水位短時間內突然降低后升高，恢復正常蒸發水位。

在強降水過程當中，使蒸發桶內水濺出，導致觀測失真；大風天氣時，蒸發桶內的水容易被刮出，從而偏差較大。在此種情況下，按照業務規定小時蒸發量為缺測。

在強對流天氣出現時，相對濕度、溫度、氣壓等氣象要素發生明顯變化，水面因受到氣壓作用而發生變化，使觀測數據出現誤差，ISOS軟件當中的蒸發水位變化明顯。

鳥類和小型動物的戲水，也會使蒸發觀測出現誤差，具體表現為ISOS軟件當中，蒸發水位短時間驟然下降。

電路內的噪音干擾和脈沖信號干擾。當更換傳感器、地溫分采、溫濕分采時，整個觀測電路內進行電源的開關，產生噪音和脈沖信號，對蒸發傳感器輸出電流信號具有一定的影響，表現為ISOS軟件蒸發水位出現野值或者水位聚變。在更換設備后穩定3～5分鐘，蒸發傳感器輸出電流信號和IOSO軟件采集的蒸發水位恢復正常。也可在主采集器蒸發信號的輸入端或蒸發傳感器輸出端加裝扼流圈等抑制電路進行電路內的抑制噪音干擾，減少噪音和脈沖信號對蒸發傳感器的干擾，提高蒸發傳感器輸出電路的穩定性。

蒸發傳感器配套使用接線盒，由于春秋季節早晚溫度變化較大，雖然接線盒使用防水膠布進行密封，依然會在接線盒內形成少量水汽液化現象，接線端易被腐蝕，導致蒸發傳感器輸出信號無法傳輸，ISOS軟件蒸發水位持續無變化。

參考文獻

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作者簡介：孟凡偉，本科學歷，助理工程師，研究方向：氣象水文。