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1、新型自动气象站雨量传感器多发故障及维修 维护作者：次仁卓玛 来源：农业灾害研究2020年第 09期关键词自动气象站;雨量传感器;故障表现;维修维护降水的时空规律深刻影响着人们日常的生产生活，实时监测降水信息，及时发布暴雨和山 洪预警预报信息，可以为人们应对自然灾害提供支持，保护公民生命财产安全，提高本地气象 服务水平和防灾减灾能力。当前，各地气象部门已建成新型自动气象站并投入运行多年，提高 了数据分析和仪器维护。目前，阿里地区气象台站采用翻斗式雨量传感器，笔者主要分享多年 台站仪器维修保障经验。1 新型自动站雨量传感器结构和原理翻斗式雨量传感器是一种气象观测仪器，用于测量自然界降雨量，同时将降
2、雨量转换为以 开关量形式表示的数字信息量输出，满足气象数据信息传输、处理、记录和显示等需求。传感 器由承雨器部件和计量部件等组成，承雨口采用口径200m m,计量组件是一个翻斗式机械双 稳态秤重机构，是将以毫米计的降雨深度转换为开关信号输出。当自然降水汇集在截面为 200cm2的集水器中，再经过配有小型圆滤网的漏斗和下部引流管进入翻斗，翻斗内积蓄的水 量达到预定值后便会翻倒,此时另一半翻斗便会启动承雨操作。计数翻斗配有一块小磁钢,干 簧管位于磁钢上部,计数翻斗倾翻时,磁钢会对干簧管产生扫描影响,这时干簧管接点会磁化 而闭合一次，每闭合一次传输出一个电路导通脉）中，等于0.1mm降水量，电缆会接
3、收到 脉）中传输至采集器,采集器处理接收到的信号便可实现相应降水数据的显示。2 雨量传感器主要元器件损毁雨量传感器观测数据出现偏大误差,可以从整体上把握故障排除步骤和观察要点,首先考 虑的是雨量傳感器关键性元器件发生损毁所致。由上述雨量传感器工作原理分析可知,该传感 器主要是利用计数翻斗中磁钢扫描器对干簧管定期进行扫描,以完成对雨量的观测。期间干簧 管开关信号每发送一次，雨量计数器就会获取到0.1mm的降水数据。由此可见，干簧管是雨 量传感器关键性工作元器件,干簧管的好坏直接影响着降雨量观测数据的正常与否,因此可依 靠对干簧管开关信号状态的判断来确定雨量传感器翻斗是否正常工作。如果干簧管被损毁
4、,对 应的开关信号就会失常,表现为开关信号连击或者是漏击,进而频繁地发送出开关信号来,使 得自动站雨量传感器扫描次数发生紊乱,致使降水量观测数据出现偏大的误差现象。反之,当损坏的干簧管出现漏击时，翻斗就会出现少发送开关信号，甚至不发送开关信号的现象，致使 自动站降雨量观测数据较实际降水量值偏小。遇到这种异常情况，工作人员应通过查看站内自动监控软件的运行状态和系统指示灯显示 的状态进行判断，根据实际情况排除故障等，检查干簧管，以工具拨动翻斗听到清晰声响则说 明翻斗无问题。卸除雨量传感器外罩，以万用表二极管档测量干簧管两侧的接触点，轻翻翻斗 有接通的提示音，则干簧管无异常。以万用表置于200电阻测
5、试档，以两支笔分别触及传感器 两个接线端，轻翻翻斗，当翻斗处于水平状态时，电阻值在106上下，再次拨动翻斗，则电阻 值接近于 0，说明传感器线路正常。排除上述原因后，则将故障点限制在传感器连接采集器的信号线和采集器的防雷板上。先 卸除防雷板线路12和 13端口的雨量线，再将雨量筒的一端盛上水，以万用表二极管测量12 和13线拨动翻斗，有接通声响则线路正常。再检查防雷板的插头，将插头插好，取约8mm水 缓慢注入盛水器，查看监控软件截面，发现显示降水值为13.6m m,则诊断故障为插头接触不 良所致，故要更换新的干簧管。雨量传感器出现机械故障也会导致降水量观测数据出现偏大误差。雨量传感器是根据翻斗
6、 开关信号来判断雨量多少的,一旦翻斗发生机械性故障,就会出现错误的信号,导致观测数据 与实况存在误差。例如,翻斗内的杂物或灰尘会使翻斗翻转不顺畅,发生阻滞,导致观测值偏 小于实况。为解决这种情况,需要对雨量传感器进行清洁维护,及时清除翻斗轴承孔内的杂草 枯叶、灰尘鸟屎等,用干净的水清洗翻斗轴颈和宝石轴承孔。3 雨量传感器观测数据异常的判断处理3.1 雨量传感器无降水记录或降水记录偏小传感器数据异常首先要明确故障表现,检查雨量传感器各通道有无堵塞,翻斗可否翻动, 容量调节螺丝的状态是否正常。先将护网卸除进行清理,观察盛水器,以细铁丝疏通出水口, 确保水流顺畅，没有积水则要检查传感器的数据线是否因
7、清洁仪器后未连接到位。检查“V型 槽有无变形,变形则更换。降水记录偏小可能是由于计数翻斗的内置轴承不灵活,致使拨动翻 斗有障碍感,故要以清水）中洗翻斗轴两端轴颈护网宝石轴承的孔,清洗后无改善则考虑是轴 承使用时间过长,磨损严重甚至有些微碎裂,应以细针沿内孔表面刮滑,感到明显阻碍感便是 宝石磨损,更换轴承部件即可。处理轴承问题时,切忌给轴承添油,避免黏附尘土。降水记录 偏小时,拨动计数翻斗,翻斗无法顺利翻转。观察计数翻斗下的两个支撑点发现其不在同一高 度。可将支撑点上端的保护套卸除,再将支点固定在同一高度并使之保持在同一平面上,再安 装好保护套,或在高度较低的支撑点下面垫橡胶圈等物质,使其和另一
8、支点处于同一高度即 可。在调整支撑点高度时,确保最低高度能使计数翻斗完全降下且排空内部积水,然后将翻斗 置于支点上,拨动动作要轻,将带磁性一侧对准电路板,以避免翻斗失去作用。3.2 雨量传感器计数不准计数不准一般是容量调螺丝未设置好，导致测量误差偏离标准范围。无异常时，计数翻斗 内存有0.1mm的水量，则翻斗翻转开始计数：存在异常时，则进入计数翻斗的积雨量不足 0.1m m,翻斗便开始翻转计数，导致计数多次雨量值显示大。此时，可将计数翻斗的容量调整 螺丝逆时针拧，增加计数翻斗的承积容量。若传感器雨量值显示偏小，则将容量调整螺丝顺时 针拧,以降低计量翻斗的承积量。容量调整螺丝每顺时针或逆时针拧足
9、一圈,则表示测量误差 降低或减少 3%左右。调整时要按照雨量显示偏离值确定圈数。雨量传感器的干簧管最易损 坏,换上新的干簧管后必须以焊接的方式固定好,同时要保护好干簧管的电阻。传感器的磁钢 部件容易松动,一旦发现固定不牢需要上紧。4新型自动气象站雨量传感器日常维护措施雨量传感器的核心要件是两个翻斗,内部的精微电子元件不多,理论上而言应该是故障率 最低的传感器,但在实际中却是最常出现问题的传感器,需要精心维护保养。新安装的仪器或 者季节性停用后重新启用的传感器需要在运行1个月后的第1次大规模降雨时做好精准度对比 工作,将自身排水量和计数与记录值相比较,当出现误差超过4%的情况,就需做深度检查。
10、就计数和显示值的匹配度、干簧管有无漏发或多发信号的情况,每次降水测量时要将计数值和 自身排水做比较，若频繁出现10mm以上降水量误差值大于4%的情形，就需检查基点位置是 否正确。仪器检查频率保持在4周1次,经常将筒身卸除检查,检查中需轻拿轻放,不要误击 翻斗导致翻转。以干电池做电源的，要定期检查电压，确保电压值大于10V,若小于10V则 需要更换全部电池。阿里地区结冰期长,初次结冰前要把传感器的盛水口覆上盖子,拔掉电源 然后置于室外。少雨季节则要在雨量简上加盖,并在下次出现降水天气时及时取下盖子。5 小结雨量传感器出现故障多是由于工作人员的日常仪器维护措施有缺失,导致数据采集异常。 常见故障有以下三种：（1）清洁雨量传感器工作完成后,没有正确恢复数据线的连接;（2） 雨量传感器集水器内有灰尘、小虫、树叶等物堵塞漏斗护网的入水口和漏水口：（3）翻斗的 放置位置不符合标准,没有放于支撑点上或翻斗有磁性的一端未对准电路板。各类气象预报产 品往往存在较大差异,因此在总结常见故障原因的基础上,气象工作者在实际应用时仍需紧密 结合本地实际和当时天气状况,做好维修维护工作。
