淺議“DSH1 型稱(chēng)重式降水傳感器”

楊彥忠

寧夏涇源縣氣象局

DSH1 型稱(chēng)重式降水傳感器是通過(guò)對(duì)質(zhì)量變化的快速響應(yīng)測(cè)量降水量。 它實(shí)現(xiàn)了固態(tài)、液體和混合性降水的自動(dòng)化觀測(cè)，能夠克服目前氣象臺(tái)站固態(tài)降水人工觀測(cè)造成的時(shí)效性差、觀測(cè)頻次低、時(shí)空密度不足，不能全面、連續(xù)反映降雪過(guò)程變化等諸多弊端。有利于提高固態(tài)降水觀測(cè)的準(zhǔn)確性和效率，減輕觀測(cè)人員的工作量，同時(shí)有利于推進(jìn)我國(guó)固態(tài)降水觀測(cè)的自動(dòng)化進(jìn)程，提高固態(tài)降水觀測(cè)的時(shí)效性，提高地面氣象觀測(cè)能力，提高應(yīng)急服務(wù)的能力。 在這個(gè)意義上就必須搞清楚稱(chēng)重式降水傳感器。

一、DSH1 型稱(chēng)重式降水傳感器工作原理及特點(diǎn)

稱(chēng)重式降水傳感器實(shí)現(xiàn)了固態(tài)、液體和混合性降水的自動(dòng)化觀測(cè)，能夠克服目前氣象臺(tái)站固態(tài)降水人工觀測(cè)造成的時(shí)效性差、觀測(cè)頻次低、時(shí)空密度不足，不能全面、連續(xù)反映降雪過(guò)程變化等諸多弊端，稱(chēng)重式降水傳感器是實(shí)現(xiàn)降水自動(dòng)化觀測(cè)的智能傳感器，它具有較高運(yùn)行可靠性，能為冬季降水量預(yù)報(bào)和服務(wù)提供高質(zhì)量的觀測(cè)資料。有利于提高固態(tài)降水觀測(cè)的準(zhǔn)確性和效率，減輕觀測(cè)人員的工作量，同時(shí)有利于推進(jìn)我國(guó)固態(tài)降水觀測(cè)的自動(dòng)化進(jìn)程，提高地面氣象觀測(cè)能力。

該傳感器既能滿(mǎn)足現(xiàn)行氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)要求，輸出脈沖量接入現(xiàn)有的自動(dòng)氣象站，又符合智能氣象傳感器的發(fā)展趨勢(shì)，輸出數(shù)字信號(hào)，接入新一代自動(dòng)氣象站或終端微機(jī)，該傳感器具有RS232(或RS485)通訊接口。使觀測(cè)結(jié)果客觀化、觀測(cè)資料連續(xù)化，減少臺(tái)站觀測(cè)人員的工作量， 進(jìn)一步提高觀測(cè)質(zhì)量和觀測(cè)效率，能夠?yàn)閷?zhuān)業(yè)部門(mén)和公眾提供更多有價(jià)值的氣象信息和觀測(cè)產(chǎn)品。

稱(chēng)重式降水傳感器的測(cè)量原理是通過(guò)對(duì)質(zhì)量變化的快速響應(yīng)測(cè)量降水量。 稱(chēng)重測(cè)量技術(shù)主要有兩種，一種是基于電阻應(yīng)變技術(shù)術(shù)：敏感梁在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，進(jìn)而得到降水的質(zhì)量；另一種是振弦技術(shù)：以弦絲為彈性部件， 根據(jù)其所受拉力與振動(dòng)頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)相應(yīng)的測(cè)量電路得到降水的質(zhì)量。

稱(chēng)重式降水傳感器主要有以下特點(diǎn)： 測(cè)量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性較高、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、無(wú)需內(nèi)部加熱、沒(méi)有活動(dòng)的部件、對(duì)溫度和風(fēng)的噪聲進(jìn)行過(guò)濾。 同時(shí)實(shí)現(xiàn)固態(tài)降水的自動(dòng)化觀測(cè)，安裝維護(hù)方便。 可有效提高降雪測(cè)量的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和時(shí)效性。

二、DSH1 型稱(chēng)重式降水傳感器觀測(cè)與日常維護(hù)

1.稱(chēng)重式降水傳感器觀測(cè)

各?。▍^(qū)、市）氣象局觀測(cè)業(yè)務(wù)主管機(jī)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)本省降雪出現(xiàn)的平均時(shí)間和分布情況，要求統(tǒng)一啟用稱(chēng)重式降水傳感器（個(gè)別高山站除外），同時(shí)停止翻斗雨量傳感器的觀測(cè)。

啟用前，應(yīng)進(jìn)行安裝調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果應(yīng)在當(dāng)日觀測(cè)記錄備注欄中備注。測(cè)試合格后應(yīng)按要求添加相應(yīng)的防凍液和抑制蒸發(fā)油。

在稱(chēng)重式降水傳感器停用期間， 應(yīng)將內(nèi)筒清空，清潔后加蓋。

2.稱(chēng)重式降水傳感器的維護(hù)

值班人員應(yīng)嚴(yán)格按照《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》要求，按時(shí)巡視、檢查和維護(hù)設(shè)備、場(chǎng)地及電源供電情況等。

(1)每日檢查內(nèi)筒內(nèi)液面高度和供電情況。

(2)每日定時(shí)進(jìn)行儀器小清潔，口沿以外的積雪、沙塵等雜物應(yīng)及時(shí)清除， 如遇有盛水口沿被積雪覆蓋，應(yīng)及時(shí)將口沿積雪掃入桶內(nèi)，口沿以外的積雪及時(shí)清除。

(3)每周檢查承水口水平、高度情況。

(4)每次較大降水過(guò)程后及時(shí)檢查，防止溢出。

(5)降水過(guò)程中注意分析判斷降水量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如有疑問(wèn)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

(6)每月檢查防雷接地情況。

(7)預(yù)計(jì)將有沙塵天氣但無(wú)降水，應(yīng)及時(shí)將桶口加蓋；沙塵天氣結(jié)束后及時(shí)取蓋。

(8)降水過(guò)程中，因降水量較大可能超過(guò)量程時(shí)，應(yīng)在降水間歇期及時(shí)排水。

三、DSH1 型稱(chēng)重式降水傳感器維護(hù)注意事項(xiàng)

1.當(dāng)內(nèi)筒內(nèi)的液體較多或雜物過(guò)多時(shí)，應(yīng)清空，然后添加相應(yīng)的防凍液和蒸發(fā)抑制油。

2.當(dāng)內(nèi)筒內(nèi)的防凍液和蒸發(fā)抑制油過(guò)少時(shí)，應(yīng)適量添加。

3.維護(hù)之前應(yīng)先斷開(kāi)稱(chēng)重式傳感器電源，拔下數(shù)據(jù)線(xiàn)。 維護(hù)完畢后，再接上電源線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)。

4. 每年春季應(yīng)對(duì)稱(chēng)重式降水傳感器進(jìn)行防雷安全檢查。

四、DSH1 型記錄的處理

稱(chēng)重式降水傳感器接入現(xiàn)行自動(dòng)氣象站時(shí)使用脈沖輸出，觀測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式和記錄處理方法同翻斗雨量傳感器。

降水過(guò)程中，伴隨有沙塵、樹(shù)葉等雜物時(shí)，按正常降水記錄處理；液態(tài)降水溢出或固態(tài)降水堆至口沿以上，或降水過(guò)程中取水，則該時(shí)段降水按缺測(cè)處理。

無(wú)降水時(shí)，沙塵、樹(shù)葉等雜物或偶然跳變?cè)斐傻慕邓當(dāng)?shù)據(jù)，應(yīng)及時(shí)刪除。

五、DSH1 型存在的問(wèn)題及建議

自2012 年10 月涇源局安裝DSH1 型稱(chēng)重式降水傳感器以來(lái)，我們對(duì)其進(jìn)行了認(rèn)真觀察，發(fā)現(xiàn)部分問(wèn)題，需要在今后的工作中加以注意。

1.稱(chēng)重式降水傳感器有時(shí)在天氣晴朗、微風(fēng)，而且在每日的同一時(shí)刻， 會(huì)無(wú)故響應(yīng)0.1 毫米的降水（而且常常出現(xiàn)）。我們一直在觀察和思考造成這個(gè)問(wèn)題的原因，可能是運(yùn)行不穩(wěn)定、抗干擾能力弱的缺點(diǎn)。對(duì)記錄需要人工及時(shí)刪除并備注。

2. 另外我們發(fā)現(xiàn)接稱(chēng)重式降水傳感器防雷線(xiàn)對(duì)該儀器有不同程度的干擾， 常常沒(méi)有原因的響應(yīng)0.1毫米降水，最后我們把防雷線(xiàn)分開(kāi)（剪斷），發(fā)現(xiàn)干擾減低。

3.日降水量在0.0～0.1 毫米時(shí)，固態(tài)降水與人工測(cè)量誤差較大，反映出固態(tài)降水設(shè)備在對(duì)0.0～0.1 毫米量級(jí)的降水事件反映不靈敏。

4. 稱(chēng)重式降水傳感器開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)時(shí)間滯后于天氣現(xiàn)象開(kāi)始時(shí)間。 固態(tài)降水有一定時(shí)間滯后，由于固態(tài)降水使用盛水桶收集降水，收集口邊緣會(huì)有少量雪存積，這部分只有掉入盛水桶后，降水量才被計(jì)算入內(nèi)。

5.有大風(fēng)的降水過(guò)程，監(jiān)測(cè)有一定誤差。 風(fēng)速較大，由于收集口較小，進(jìn)入收集口的雪量相應(yīng)減小，因此固態(tài)降水觀測(cè)值比人工觀測(cè)值要偏小。

6.在風(fēng)速較大，無(wú)降水的過(guò)程，如果伴有沙塵天氣，為防止沙塵落入，造成其儀器的響應(yīng)，我們還應(yīng)及時(shí)加蓋。

7.DSH1 型稱(chēng)重式降水傳感器自身的防風(fēng)功能尚不完善，在瞬時(shí)風(fēng)速較大時(shí)造成測(cè)量原件震蕩導(dǎo)致測(cè)量出現(xiàn)偏差，也直接影響降水采集的準(zhǔn)確性，使儀器出現(xiàn)漏采集現(xiàn)象，當(dāng)然個(gè)別時(shí)次的小時(shí)降水量不同也屬正常。同時(shí)該儀器使用過(guò)程中存在運(yùn)行不穩(wěn)定、抗干擾能力弱的缺點(diǎn)，我們建議增加抗干擾紅外收發(fā)模塊。

結(jié)束語(yǔ)：

雖然稱(chēng)重式降水傳感器也有不足之處，但它能夠克服目前氣象臺(tái)站固態(tài)降水人工觀測(cè)造成的時(shí)效性差、觀測(cè)頻次低、時(shí)空密度不足，不能全面、連續(xù)反映降雪過(guò)程變化等諸多弊端，有利于提高固態(tài)降水實(shí)時(shí)觀測(cè)效率，有利于我國(guó)降雪區(qū)起預(yù)警作用，有利于推進(jìn)我國(guó)固態(tài)降水觀測(cè)的自動(dòng)化進(jìn)程。為防災(zāi)、救災(zāi)，政府決策提供有力依據(jù)，同時(shí)提高地面氣象觀測(cè)能力。