祁曉龍

摘 要 DSC3型稱重式降水傳感器現(xiàn)是我國氣象臺(tái)站用于觀測冬季固態(tài)降水的主要儀器，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)、液態(tài)以及混合降水的自動(dòng)化觀測，具有較高的運(yùn)行可靠性、觀測結(jié)果客觀化、觀測資料連續(xù)化等特點(diǎn)，克服了以往固態(tài)降水人工觀測造成的時(shí)效性差、觀測頻次低等弊端，減少了人工工作量。擬對DSC3型稱重式降水傳感器的現(xiàn)場檢查調(diào)試與日常維護(hù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞 稱重式降水傳感器；調(diào)試；維護(hù)

中圖分類號(hào)：P414.95 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-890X（2015）21--02

DSC3型稱重式降水傳感器采用電阻應(yīng)變測量技術(shù)，通過對質(zhì)量變化的快速響應(yīng)，利用降水發(fā)生探測器（簡稱OPD）的紅外線光束探測判斷是否有降水，自動(dòng)測量和計(jì)算降水量。若有降水時(shí)，載荷元件敏感梁在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，電阻應(yīng)變片隨之產(chǎn)生變形，使阻值發(fā)生變化，測量電路將電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，最后以脈沖（或RS232/485）方式輸出，得到相應(yīng)降水的質(zhì)量[1]。該儀器測量要素范圍廣、適宜溫度區(qū)間大、測量結(jié)果精準(zhǔn)穩(wěn)定、掛接方便智能，提升了綜合氣象觀測系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，能夠?yàn)樯鐣?huì)公眾提供更有價(jià)值的氣象信息和觀測產(chǎn)品。

1 DSC3型稱重式降水傳感器的調(diào)試

1.1 現(xiàn)場測試

設(shè)備安裝完成后，應(yīng)按規(guī)定對儀器的線路連接、避雷裝置、混凝土基礎(chǔ)、防風(fēng)圈的開口方向和承水口距地高度等進(jìn)行全面細(xì)致地檢查，確保儀器安裝符合要求后，用雨量校準(zhǔn)器進(jìn)行現(xiàn)場測試。方法如下。

第一，由于傳感器直接與外界空氣接觸，為了避免有降水天氣過程影響儀器的正常觀測以及惡劣天氣下的沙塵、樹葉等雜物進(jìn)入承水口，影響測試值，因此宜選擇晴朗的天氣進(jìn)行現(xiàn)場測試。

第二，儀器線路連接完成后，將傳感器的數(shù)據(jù)線纜與雨量校準(zhǔn)器（國家局配備的“自動(dòng)站雨量精度現(xiàn)場校準(zhǔn)器”）的數(shù)據(jù)線相接，按下校準(zhǔn)器的“清零”按鈕，將校準(zhǔn)器清零。然后緩緩地向內(nèi)筒注入模擬雨強(qiáng)為2～4 mm/min清水，并切割收集容器上端OPD的紅外線光束探測，使傳感器判斷有降水發(fā)生，若注入的清水在校準(zhǔn)器顯示器上有示值時(shí)，表示傳感器與校準(zhǔn)器正確連接，且校準(zhǔn)器也能正常工作。

開始正式的測試。將校準(zhǔn)器清零，用雨量校準(zhǔn)器專用量杯量取10 mm水量，再次模擬雨強(qiáng)為2～4 mm/min的強(qiáng)度，緩慢倒入內(nèi)筒，切割OPD的紅外線光束探測，待10 mm水量全部模擬完畢。在測量過程中，模擬降水連續(xù)通過OPD紅外線光束的智能判別，測得的重量轉(zhuǎn)化為脈沖信號(hào)（或RS232/485）輸出，當(dāng)聽到傳感器的脈沖口有“啪、啪、啪”的響聲后，脈沖信號(hào)開始輸出，在計(jì)算時(shí)間段內(nèi)計(jì)算稱質(zhì)量達(dá)到3.14 g，脈沖口輸出一次計(jì)數(shù)，即響一次，顯示值為0.1 mm。脈沖口“啪、啪、啪”的聲音完全停止后（10 mm的水量一般分3～5次記量，每次記量數(shù)值不一致），則脈沖信號(hào)輸出完畢，這一過程需用5～7 min，所以在注入水量時(shí)校準(zhǔn)器不能立即將量值顯示出來，讀取校準(zhǔn)器顯示的數(shù)值，根據(jù)讀取的數(shù)值計(jì)算測量誤差。

第三，每次現(xiàn)場測試按上述重復(fù)進(jìn)行3次，分別進(jìn)行誤差計(jì)算。每次測試結(jié)果應(yīng)符合測量技術(shù)性能要求，若某次誤差大于最大測量誤差范圍時(shí)應(yīng)重新檢查調(diào)試，暫不能投入使用。

1.2 添加防凍液和抑制蒸發(fā)油

稱重式降水傳感器用防凍液是化學(xué)制劑乙烯乙二醇和甲醇按照一定比例配制而成的。乙烯乙二醇最低冰點(diǎn)-75 ℃，甲醇是一種易燃、有毒、刺激性氣味的危險(xiǎn)品，對視神經(jīng)和視網(wǎng)膜有特殊選擇作用，引起病變[2]。所以在防凍液配制時(shí)應(yīng)嚴(yán)肅、謹(jǐn)慎。每次將防凍液和抑制蒸發(fā)油添加完畢后，剩余量應(yīng)按規(guī)定的存放溫度，遠(yuǎn)離明火、密封保存。

（1）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一定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。

（2）DSC3型稱重式降水傳感器用抑制蒸發(fā)油是采用化學(xué)制劑航空液壓油，其加入量能完全覆蓋防凍液（或防凍液和降水）液面，足夠形成保護(hù)薄膜，按規(guī)定加入0.6 L為宜。

2 DSC3型稱重式降水傳感器的維護(hù)

儀器設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)與管理是一項(xiàng)重要工作。為保證儀器的長期安全運(yùn)行，達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求，確保觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性、連續(xù)性，我們必須嚴(yán)格按照規(guī)定，按時(shí)巡視、檢查。

2.1 儀器初次測量的精準(zhǔn)度對比

在新上儀器和每年啟用后有降水過程時(shí)，要注意分析降水量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，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，降水溢出使測得重量不變；載荷元件受沖擊損壞所測得降水量總是“0”，也需更換。

2.2 定期檢查

每日檢查內(nèi)筒內(nèi)液面高度。當(dāng)內(nèi)筒內(nèi)液體積累深度達(dá)到最大測量范圍時(shí)，應(yīng)及時(shí)排水（為防止傳感器跳變，排水之前先斷開電源和數(shù)據(jù)線）防止觀測數(shù)據(jù)失真。

每周檢查承水口水平、高度情況。周維護(hù)時(shí)，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[3]。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。

每月檢查傳感器防雷接地情況。DSC3型稱重式降水傳感器的避雷裝置接地線就近接入觀測場地網(wǎng)，接地電阻應(yīng)≤4 Ω，每年春季應(yīng)進(jìn)行防雷安全檢查。

2.3 特殊天氣下的維護(hù)

遇有強(qiáng)降水天氣過程，因降水量較大可能超過量程時(shí)，應(yīng)在降水間歇期間，斷開電源和數(shù)據(jù)線，立即用儀器配備的輔助排水裝置排水，之后再接上電源線和數(shù)據(jù)線。

預(yù)計(jì)有大風(fēng)沙塵天氣且無降水時(shí)，為防止沙塵、樹葉等雜物進(jìn)入內(nèi)筒，造成傳感器跳變及污染防凍液和抑制蒸發(fā)油，應(yīng)及時(shí)給承水口加蓋，待沙塵天氣結(jié)束后及時(shí)去蓋。

3 結(jié)語

觀測儀器的準(zhǔn)確、連續(xù)、穩(wěn)定與平時(shí)檢查調(diào)試和日常維護(hù)有直接的關(guān)系。嚴(yán)格按照規(guī)范要求和有關(guān)技術(shù)規(guī)定，保護(hù)好儀器的每一個(gè)部件，使其性能發(fā)揮到最佳狀態(tài)，才能更久、更好地為我們?nèi)粘９ぷ鞣?wù)。

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.

[3]陳治國.淺談DSC3型稱重式降水傳感器工作原理[J].雞西大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，13（5）：157-158.

（責(zé)任編輯：劉昀）