避開風(fēng)力等干擾精準(zhǔn)標(biāo)校和維護(hù)翻斗雨量傳感器的對策

易恒　易建平　劉暢

摘? ?要：翻斗雨量傳感器使用一段時間后，由于機(jī)械磨損和降水中雜物在翻斗內(nèi)的粘附等影響，會出現(xiàn)測量精度下降的情況。因此，須適時對雨量傳感器進(jìn)行標(biāo)校。而在標(biāo)校時，常常會有風(fēng)，多次標(biāo)校發(fā)現(xiàn)風(fēng)的干擾會對標(biāo)校精度產(chǎn)生影響。本文介紹如何避開風(fēng)等干擾標(biāo)校和維護(hù)翻斗雨量傳感器及排除昆蟲、樹葉等異物擾亂防止數(shù)據(jù)缺測的對策。

關(guān)鍵詞：翻斗雨量傳感器? 風(fēng)力? 標(biāo)校? 偏差值? 精度

中圖分類號：P414.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）07（a）-0124-02

降水觀測是地面氣象觀測項(xiàng)目之一，對于氣象探測、天氣預(yù)報(bào)、科學(xué)研究等方面作用巨大。目前自動氣象站、區(qū)域氣象站已普遍使用SL3-1型雙翻斗式雨量傳感器和SL2-1型雨量傳感器來測量降水。這些傳感器主要測量降水量的連續(xù)變化，用于累計(jì)降水量和獲取最大降水等。由于傳感器固定安裝在觀測場，標(biāo)校也需就地進(jìn)行。而標(biāo)校時可能會遇到一定的風(fēng)，根據(jù)長期的標(biāo)校經(jīng)驗(yàn)來看，出現(xiàn)一定風(fēng)力會對標(biāo)校精度產(chǎn)生影響。因此，本文討論如何避開風(fēng)力的干擾對傳感器進(jìn)行標(biāo)校。第二，在昆蟲較多的臺站，為防止昆蟲鉆入傳感器內(nèi)部堵塞節(jié)流管等，本文講述了有效的應(yīng)對措施。第三，平時加強(qiáng)巡視、清潔等維護(hù)工作。這樣，既保證測量精度，又減少數(shù)據(jù)缺測。

1? 翻斗雨量傳感器的組成

以SL3-1型翻斗雨量傳感器為例，該雨量傳感器主要由承水器（口徑為20cm）、上翻斗、匯集漏斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗和干簧管等組成。

2? 做好翻斗雨量傳感器的清洗和精準(zhǔn)標(biāo)校工作

2.1 翻斗雨量傳感器的清洗

翻斗雨量傳感器使用一段時間后，由于降水中雜物等在翻斗中的粘附作用，降水時計(jì)量翻斗每斗承受的雨量一般會偏少，另外，斗壁可能受污染，與降水接觸時會處于非浸潤狀態(tài)，導(dǎo)致斗內(nèi)殘存水量不穩(wěn)定。因此，標(biāo)校時需要清洗傳感器。標(biāo)校一般選擇在風(fēng)小無雨天氣下進(jìn)行，取下傳感器外筒，將二芯信號電纜線一個接頭從接線柱擰下，用膠布包好，以防短接而使采集器感應(yīng)到降水。準(zhǔn)備清水、鑷子、脫脂棉、洗潔精等，擦洗、導(dǎo)洗漏斗、翻斗（尤其直角處污垢須擦干凈）等幾遍。檢查承水器過濾網(wǎng)有污垢時，應(yīng)擰下螺帽，取出過濾網(wǎng)，用水沖洗干凈再擰上。為保證翻斗翻轉(zhuǎn)靈活，至少每年用清水清洗翻斗軸頸和寶石軸承孔。

2.2 翻斗雨量傳感器敞開標(biāo)校（風(fēng)吹向翻斗等部位）與圍閉標(biāo)校的選擇

2.2.1 敞開標(biāo)校與圍閉標(biāo)校的精度比較

由于翻斗頻繁翻轉(zhuǎn)導(dǎo)致翻斗塑料觸桿等微微磨損，翻斗清洗干凈后標(biāo)校時偏差值（100-計(jì)數(shù)值）一般會增大，故1～2個月應(yīng)重新標(biāo)校。清洗完成，首先進(jìn)行圍閉標(biāo)校，簡捷工具可用雨量器之承水器（擰下漏斗）作為防風(fēng)圈圍在上翻斗及以下周圍，以減小風(fēng)力對翻斗的干擾，將計(jì)數(shù)與計(jì)量翻斗傾于同一側(cè)，用專用量杯量取10.0mm清水按1mm/min和4mm/min的降水強(qiáng)度注入到上漏斗，分別計(jì)算上翻斗、計(jì)量翻斗的翻動次數(shù)，要保證上翻斗的翻動次數(shù)少于計(jì)量翻斗的翻動次數(shù)，通過試驗(yàn)，上翻斗為85次左右的翻轉(zhuǎn)次數(shù)（不滿足要求，則調(diào)整上翻斗兩邊的定位調(diào)節(jié)螺釘），則在大小雨強(qiáng)下測量降水量，其測量中的降水損失少，測量值準(zhǔn)確，第二要保證計(jì)量翻斗與計(jì)數(shù)翻斗翻動同步，以避免翻轉(zhuǎn)誤差，如果不能同步翻轉(zhuǎn)，可用脫脂棉蘸上清水擦洗軸承，無效的話，需更換相關(guān)配合部件。然后再按上述方法量10.0mm清水按1.0mm/min的降水強(qiáng)度注入到上漏斗，計(jì)算計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)的次數(shù)，做2～3次，看其計(jì)數(shù)平均值是否為100，否則應(yīng)調(diào)整計(jì)量翻斗的兩個定位調(diào)節(jié)螺釘，直到計(jì)數(shù)值為100為止;再按上述方法量10.0mm清水按4.0mm/min的降水強(qiáng)度注入到上漏斗，計(jì)算計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)的次數(shù)，做2～3次，看其計(jì)數(shù)平均值是否在100±4之內(nèi);大、小雨強(qiáng)標(biāo)校無誤且偏差值在允許范圍內(nèi)則標(biāo)校結(jié)束。然后，提出防風(fēng)圈進(jìn)行標(biāo)校（即敞開式標(biāo)校）：在約6級風(fēng)力（風(fēng)向與翻斗相交、平行、垂直試驗(yàn)）下敞開標(biāo)校時，量取10.0mm清水從漏斗中以1mm/min的流速緩慢倒入，2次計(jì)數(shù)平均值為95次，另以4mm/min的流速緩慢倒入時，2次計(jì)數(shù)平均值為93次;另外日子在約3級風(fēng)力下首先圍閉中標(biāo)校好，再敞開標(biāo)校時，量取10.0mm清水按小雨強(qiáng)度標(biāo)校，2次計(jì)數(shù)平均值為96次，以大雨強(qiáng)度緩慢倒入時，2次計(jì)數(shù)平均值變?yōu)?4次;在2級或以下風(fēng)力下首先在圍閉中標(biāo)校好，再敞開標(biāo)校時，量取10.0mm清水按小雨強(qiáng)度標(biāo)校，2次計(jì)數(shù)平均值為100次，以大雨強(qiáng)度緩慢倒入時，2次計(jì)數(shù)平均值99次。說明遇到3級或以上風(fēng)力時，敞開標(biāo)校時，風(fēng)級越大，標(biāo)校時偏差值越大，而圍閉起來用兩種雨強(qiáng)標(biāo)校，偏差值最小。

2.2.2 翻斗雨量傳感器圍閉（靜態(tài)）標(biāo)校的必要性分析

敞開標(biāo)校受風(fēng)力干擾，降水時每斗盛裝水量不勻，翻斗內(nèi)水的流失增多，故會造成標(biāo)校偏差值偏大。實(shí)際翻斗雨量傳感器內(nèi)部空氣始終處于相對平靜狀態(tài)，有降水量時翻斗翻轉(zhuǎn)穩(wěn)定，每斗水量基本固定，故在標(biāo)校時也要讓所有翻斗處于空氣相對靜止的環(huán)境中（圍閉標(biāo)校）。

3? 防止數(shù)據(jù)缺測應(yīng)采取的措施

3.1 對傳感器底座加裝圍蔽圈，防止昆蟲鉆入，減少數(shù)據(jù)缺測

為防止昆蟲從傳感器底座鉆入堵塞翻斗排水孔等，可剪一條長稍長于外筒周長2cm、寬剛好遮住底座縫隙的不銹鋼薄片，經(jīng)手工處理，箍住傳感器下部的空隙（僅留一絲縫隙排水），或者用細(xì)篩網(wǎng)蒙住傳感器整個底部。

3.2 加裝防凍設(shè)施，減少數(shù)據(jù)缺測

在區(qū)域氣象站，最好給承水器安裝溫控加熱設(shè)備，使承水口的固態(tài)降水盡快融化為液態(tài)，以減少采集雨量的滯后性和數(shù)據(jù)缺測。

3.3 加強(qiáng)巡視、清潔、檢查等維護(hù)工作，減少數(shù)據(jù)缺測

平時為防止承水器積水和堵塞節(jié)流管等，應(yīng)及時清除承水器內(nèi)的昆蟲、樹葉等，在上漏斗中水平放置圓形篩網(wǎng)。一旦雨量比對程序報(bào)警，提示某站雨量偏少，則開啟“維護(hù)”，拆下外筒擰下一個接頭用絕緣膠布包好，檢查節(jié)流管、排水孔是否被堵塞，如果被堵，應(yīng)用細(xì)金屬絲將其捅出。若為計(jì)數(shù)翻斗翻動一次，而雨量記錄出現(xiàn)多記或漏記時，則用萬用表檢測干簧管、二芯電纜等是否正常，當(dāng)翻斗處于水平位置時，磁鋼與干簧管的距離在0.8～1.5mm，如果確定為距離不當(dāng)引起降水異常，應(yīng)調(diào)整干簧管與磁鋼的距離，如仍存在多發(fā)或漏發(fā)信號的現(xiàn)象，則干簧管已經(jīng)損壞或性能不良，需換干簧管;無雨量數(shù)據(jù)若檢查為電纜與傳感器連接處接觸不良所致，則用細(xì)砂布擦去銹跡再用螺母擰緊。故障排除調(diào)試雨量正常后裝上外筒，結(jié)束“維護(hù)”，對雨量記錄進(jìn)行處理。

4? 結(jié)語

翻斗雨量傳感器清洗、標(biāo)校工作，除了嚴(yán)格按照要求操作外，還需要避開風(fēng)力對標(biāo)校的影響。為保證標(biāo)校精度，應(yīng)盡量選擇在風(fēng)力小于3級無雨的天氣進(jìn)行標(biāo)校。即便在風(fēng)力達(dá)3級或以上時標(biāo)校翻斗雨量傳感器，也必須圍上防風(fēng)圈進(jìn)行標(biāo)校。另外，在昆蟲多的臺站，應(yīng)用不銹鋼薄片或細(xì)篩網(wǎng)封住傳感器底部阻止昆蟲鉆入內(nèi)部。

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