翻斗式雨量傳感器的故障分析

李永順

（青海省海西州氣象局，青海 德令哈 817099）

引言

自動(dòng)氣象站已廣泛應(yīng)用于各種相關(guān)行業(yè)，如：農(nóng)業(yè)、環(huán)保、交通、能源、水文等領(lǐng)域，在應(yīng)對(duì)氣候變化的研究、人民日常生活保障、防治自然災(zāi)害等方面，都有著非常廣泛的應(yīng)用。降水作為一個(gè)及其重要的氣象要素，對(duì)降水的準(zhǔn)確測(cè)量應(yīng)引起高度的重視?，F(xiàn)在降水量的觀測(cè)已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化觀測(cè)，由SL3—1型翻斗式雨量傳感器來完成，該儀器由上海氣象儀器廠有限公司生產(chǎn)，在自動(dòng)氣象站中得到了廣泛的應(yīng)用，主要用于降水量的自動(dòng)觀測(cè)，但是存在的一些故障是造成降水量異?；蛉睖y(cè)的主要原因。本文對(duì)SL3—1型翻斗式雨量傳感器常見的故障進(jìn)行了分析，為正在使用翻斗式雨量傳感器的部門提供一定的參考。

1 雨量傳感器的工作原理

SL3—1型翻斗式雨量傳感器由承水器、漏斗、上翻斗、匯集漏斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗和干簧管等器件組成（見圖1）。承水器（口徑為20cm）收集的降水通過漏斗進(jìn)入上翻斗，當(dāng)將水達(dá)到一定量時(shí)上翻斗翻轉(zhuǎn)，然后進(jìn)入?yún)R集漏斗。經(jīng)匯集漏斗降水進(jìn)入計(jì)量翻斗，當(dāng)計(jì)量翻斗承受的降水量為0.1mm時(shí)，計(jì)量翻斗翻轉(zhuǎn)把降水倒入計(jì)數(shù)翻斗，當(dāng)計(jì)量翻斗每翻轉(zhuǎn)一次，計(jì)數(shù)翻斗相應(yīng)地翻轉(zhuǎn)一次。在計(jì)數(shù)翻斗的中部裝有一塊小磁鋼，磁鋼的上面裝有一對(duì)干簧管。當(dāng)計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)一次就對(duì)干簧管掃描一次，送出一個(gè)閉合信號(hào)，就相當(dāng)于0.1mm的降水量，輸出的信號(hào)由紅黑接線柱引出接入到采集器中，依據(jù)此原理來測(cè)量地面降水量。

2 雨量傳感器的故障分析

2.1 雨量傳感器堵塞

圖1 SL3—1型翻斗式雨量傳感器的結(jié)構(gòu)

因承水器、漏斗、匯集漏斗及計(jì)數(shù)翻斗的堵塞引起的故障特別多，該情況發(fā)生時(shí)，雨量表現(xiàn)為無數(shù)據(jù)或比實(shí)際值要偏小，因此在日常維護(hù)時(shí)，要注意雨量傳感器的承水器、漏斗、匯集漏斗及計(jì)數(shù)翻斗是否有蜘蛛網(wǎng)、泥沙和雜物堵塞，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有堵塞及時(shí)用針狀物通順，并用清水進(jìn)行清洗。清洗時(shí)邊沖邊用小毛刷將泥沙刷干凈，對(duì)上翻斗和計(jì)量翻斗沖洗時(shí)切勿用手指觸摸，以防油污而影響翻斗的計(jì)量精度。

2.2 翻斗翻轉(zhuǎn)不靈活或卡死

翻斗翻轉(zhuǎn)不靈活或卡死，表現(xiàn)為降水量偏小或無數(shù)據(jù)，在檢查維護(hù)時(shí)，將雨量信號(hào)線從采集器中卸下，取下外筒用量杯量取一定的降水量緩慢倒入漏斗中，觀察翻斗部件有無阻滯感，翻斗是否卡死。如發(fā)現(xiàn)翻斗部件有阻滯感或翻斗卡死，說明軸承部件磨損或銹蝕嚴(yán)重，需要更換新的軸承部件。

2.3 干黃管故障

干簧管損壞時(shí)雨量直接無數(shù)據(jù)，檢查時(shí)將雨量信號(hào)線從采集器中卸下，取下外筒用萬用表的通斷檔（蜂鳴檔）測(cè)量接線柱上的通斷情況，正常情況下，當(dāng)計(jì)數(shù)翻斗每翻轉(zhuǎn)一次，萬用表應(yīng)導(dǎo)通一次發(fā)出“滴滴”聲 ，如發(fā)現(xiàn)計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)而萬用表無導(dǎo)通，說明干簧管損壞，需要更換新的干簧管。

2.4 計(jì)數(shù)翻斗磁鐵磁力減弱或失效

計(jì)數(shù)翻斗磁鐵的磁力減弱或失效出現(xiàn)故障時(shí)，雨量數(shù)據(jù)表現(xiàn)為偏少，在檢查維護(hù)時(shí)，用萬用表通斷檔測(cè)量其導(dǎo)通情況(注意將信號(hào)線從采集器中卸下 )。將計(jì)數(shù)翻斗處于水平狀態(tài)，此時(shí)干簧管處于短路狀態(tài)，萬用表表現(xiàn)為導(dǎo)通，否則是磁鐵磁力減弱或失效而不吸合干簧管。

2.5 信號(hào)線纜的檢查

雨量傳感器輸出的信號(hào)通過2根線傳輸?shù)讲杉髦校ㄟ^采集器得出雨量數(shù)據(jù)。信號(hào)線纜的斷裂表現(xiàn)為降水量直接無數(shù)據(jù)，檢查時(shí)一方要卸下采集器上的雨量信號(hào)線，將兩根信號(hào)線聯(lián)接到一起，用萬用表的通斷檔在雨量傳感器的一方測(cè)量?jī)筛盘?hào)線是否導(dǎo)通，若萬用表導(dǎo)通則信號(hào)線纜正常，若不導(dǎo)通，則視為線纜故障需更換。

2.6 雨量傳感器超差

雨量傳感器超差表現(xiàn)為雨量比實(shí)際值偏大或偏小，正常情況下與標(biāo)準(zhǔn)值相比誤差應(yīng)在：±0.4mm（≤10mm）或±4%（＞10mm），若超過此范圍視為超差，因此不定時(shí)地對(duì)雨量傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，保證其正常范圍內(nèi)，校準(zhǔn)可用福建省風(fēng)光物資技術(shù)開發(fā)公司的JJS2型雨量校準(zhǔn)儀。調(diào)試方法：將容量調(diào)節(jié)螺釘中的一個(gè)旋轉(zhuǎn)一圈，其測(cè)量誤差值的變動(dòng)量為3%左右，若將兩個(gè)容量調(diào)節(jié)螺釘同時(shí)向內(nèi)（順時(shí)針）或向外（逆時(shí)針）旋轉(zhuǎn)一圈，其差值變動(dòng)量為6%或-6%。

2.7 雨量傳感器安裝不水平

SL3—1型翻斗式雨量傳感器在安裝后一定要保持水平，如果不水平會(huì)造成測(cè)量的降水量比實(shí)際值要偏小，因此不定期地打開外筒查看傳感器底座上的水平泡的氣泡是否處于正中間或用水平尺對(duì)器口進(jìn)行測(cè)量是否水平。因此在每次巡視觀測(cè)場(chǎng)和儀器時(shí)注意觀察雨量傳感器的水平情況。

2.8 周邊環(huán)境對(duì)雨量傳感器的影響

有些自動(dòng)氣象站安裝在戶外，容易受到高大樹木或建筑物的影響，測(cè)得的降水誤差相對(duì)偏大，因此對(duì)氣象站址的選擇盡量避開障礙物對(duì)儀器的影響。雜草生長(zhǎng)旺盛的臺(tái)站，注意草高不得高于20cm，以防過高的草淹沒雨量傳感器而影響降水量。

3 小結(jié)

每次降水來臨前，對(duì)雨量傳感器一定要進(jìn)行維護(hù)，使雨量傳感器的故障率降低。本文涉及到的故障原因及解決方法很容易理解，對(duì)使用雨量傳感器的部門提供參考。

[1]中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003：55.

[2]上海氣象儀器廠有限公司.SL3—1型翻斗式雨量傳感器使用說明書[Z].