DSC3型称重式降水传感器的调试与维护

关键词：降水称重红外线测量

DSC3型称重式降水传感器采用电阻应变测量技术, 通过对质量变化的快速响应, 利用降水发生探测器 (简称OPD) 的红外线光束探测判断是否有降水, 自动测量和计算降水量。若有降水时, 载荷元件敏感梁在外力作用下产生弹性变形, 电阻应变片随之产生变形, 使阻值发生变化, 测量电路将电阻变化转换为电信号, 最后以脉冲 (或RS232/485) 方式输出, 得到相应降水的质量[1]。该仪器测量要素范围广、适宜温度区间大、测量结果精准稳定、挂接方便智能, 提升了综合气象观测系统的自动化水平, 能够为社会公众提供更有价值的气象信息和观测产品。

1 DSC3型称重式降水传感器的调试

1.1 现场测试

设备安装完成后, 应按规定对仪器的线路连接、避雷装置、混凝土基础、防风圈的开口方向和承水口距地高度等进行全面细致地检查, 确保仪器安装符合要求后, 用雨量校准器进行现场测试。方法如下。

第一, 由于传感器直接与外界空气接触, 为了避免有降水天气过程影响仪器的正常观测以及恶劣天气下的沙尘、树叶等杂物进入承水口, 影响测试值, 因此宜选择晴朗的天气进行现场测试。

第二, 仪器线路连接完成后, 将传感器的数据线缆与雨量校准器 (国家局配备的“自动站雨量精度现场校准器”) 的数据线相接, 按下校准器的“清零”按钮, 将校准器清零。然后缓缓地向内筒注入模拟雨强为2~4mm/min清水, 并切割收集容器上端OPD的红外线光束探测, 使传感器判断有降水发生, 若注入的清水在校准器显示器上有示值时, 表示传感器与校准器正确连接, 且校准器也能正常工作。

开始正式的测试。将校准器清零, 用雨量校准器专用量杯量取10 mm水量, 再次模拟雨强为2~4 mm/min的强度, 缓慢倒入内筒, 切割OPD的红外线光束探测, 待10 mm水量全部模拟完毕。在测量过程中, 模拟降水连续通过OPD红外线光束的智能判别, 测得的重量转化为脉冲信号 (或RS232/485) 输出, 当听到传感器的脉冲口有“啪、啪、啪”的响声后, 脉冲信号开始输出, 在计算时间段内计算称质量达到3.14 g, 脉冲口输出一次计数, 即响一次, 显示值为0.1 mm。脉冲口“啪、啪、啪”的声音完全停止后 (10 mm的水量一般分3~5次记量, 每次记量数值不一致) , 则脉冲信号输出完毕, 这一过程需用5~7 min, 所以在注入水量时校准器不能立即将量值显示出来, 读取校准器显示的数值, 根据读取的数值计算测量误差。

第三, 每次现场测试按上述重复进行3次, 分别进行误差计算。每次测试结果应符合测量技术性能要求, 若某次误差大于最大测量误差范围时应重新检查调试, 暂不能投入使用。

1.2 添加防冻液和抑制蒸发油

称重式降水传感器用防冻液是化学制剂乙烯乙二醇和甲醇按照一定比例配制而成的。乙烯乙二醇最低冰点-75℃, 甲醇是一种易燃、有毒、刺激性气味的危险品, 对视神经和视网膜有特殊选择作用, 引起病变[2]。所以在防冻液配制时应严肃、谨慎。每次将防冻液和抑制蒸发油添加完毕后, 剩余量应按规定的存放温度, 远离明火、密封保存。

(1) DSC3型称重式降水传感器采用的防冻液一般是将乙烯乙二醇和甲醇按一定比例配制好的专用防冻液, 最低冰点-45℃。冬季降雪总量临近防冻液可容累积降水量时, 就必须清空, 否则会造成载荷元件损坏, 清空后根据当地气温条件添加防冻液。

(2) DSC3型称重式降水传感器用抑制蒸发油是采用化学制剂航空液压油, 其加入量能完全覆盖防冻液 (或防冻液和降水) 液面, 足够形成保护薄膜, 按规定加入0.6 L为宜。

2 DSC3型称重式降水传感器的维护

仪器设备的维护、保养与管理是一项重要工作。为保证仪器的长期安全运行, 达到规定的技术要求, 确保观测结果的准确性、连续性, 我们必须严格按照规定, 按时巡视、检查。

2.1 仪器初次测量的精准度对比

在新上仪器和每年启用后有降水过程时, 要注意分析降水量数据的准确性, 观测的降水量应和人工或其他降水观测仪器测得的降水量进行精度对比, 若误差大于4%时, 需对仪器进行检查调试。

查看供电是否正常, 确保电压9~15 V;检查设备脉冲口是否输出正常, 若脉冲口有问题, 也听不到“啪、啪、啪”的声音, 需更换电路板;内筒液体已满, 降水溢出使测得重量不变;载荷元件受冲击损坏所测得降水量总是“0”, 也需更换。

2.2 定期检查

每日检查内筒内液面高度。当内筒内液体积累深度达到最大测量范围时, 应及时排水 (为防止传感器跳变, 排水之前先断开电源和数据线) 防止观测数据失真。

每周检查承水口水平、高度情况。周维护时, 将仪器自带水平尺轻轻放在传感器承水口上, 按八方位方向依次旋转进行水平检查, 若不够水平可调试基座底部螺栓。检查承水口高度时将卷尺拉开, 垂直距地, 一端贴紧地面, 一端拉至放在承水口的水平尺下沿, 读取卷尺从地面到水平尺下沿的长度[3]。承水口距地面高度一般选择120±3 cm, 积雪较厚的个别地区也可选择150±3 cm。

每月检查传感器防雷接地情况。DSC3型称重式降水传感器的避雷装置接地线就近接入观测场地网, 接地电阻应≤4Ω, 每年春季应进行防雷安全检查。

2.3 特殊天气下的维护

遇有强降水天气过程, 因降水量较大可能超过量程时, 应在降水间歇期间, 断开电源和数据线, 立即用仪器配备的辅助排水装置排水, 之后再接上电源线和数据线。

预计有大风沙尘天气且无降水时, 为防止沙尘、树叶等杂物进入内筒, 造成传感器跳变及污染防冻液和抑制蒸发油, 应及时给承水口加盖, 待沙尘天气结束后及时去盖。

3 结语

观测仪器的准确、连续、稳定与平时检查调试和日常维护有直接的关系。严格按照规范要求和有关技术规定, 保护好仪器的每一个部件, 使其性能发挥到最佳状态, 才能更久、更好地为我们日常工作服务。

摘要：DSC3型称重式降水传感器现是我国气象台站用于观测冬季固态降水的主要仪器, 实现了固态、液态以及混合降水的自动化观测, 具有较高的运行可靠性、观测结果客观化、观测资料连续化等特点, 克服了以往固态降水人工观测造成的时效性差、观测频次低等弊端, 减少了人工工作量。拟对DSC3型称重式降水传感器的现场检查调试与日常维护进行探讨。

关键词：称重式降水传感器,调试,维护