自動站雨量傳感器常見故障及排除方法

成山頭氣象站 威海 264321

摘要：對自動氣象站雨量傳感器在威海地區使用過程中出現的故障進行了匯總，歸納出6種常見的故障，分析了故障的成因并給出了相應的排除方法。

關鍵詞：傳感器；基點；翻斗；干簧管

引言

SL3型遙測雨量傳感器是現階段我國自動氣象站用于測量液態降水的主要氣象儀器，它與數據采集器相連接就構成了能自動記錄降水起止時間和分辨降水強度的自動化儀器。《地面氣象觀測規范》和操作手冊對儀器的安裝與使用都做了詳細說明，由于各方面的原因，在使用過程中仍有一些故障發生，造成了自動降水記錄的缺測，以致影響到了降水記錄的連續性和準確性。故障主要發生在室外的感應部分---即雨量感應器部分。現結合本地區出現的故障，對自動站雨量傳感器常出現的故障及排除出方法進行總結，供大家參考。

1工作原理

雨量傳感器有承水器、上翻斗、計量翻斗、計數翻斗等構成。其工作過程：雨水由承水口匯集，進入上翻斗，上翻斗的作用使不同降水強度的自然降水調節為比較均勻的降水強度。然后進入計量翻斗計量，計量翻斗翻動一次為0.1毫米降水量，隨之雨水由計量翻斗倒入計數翻斗，在計數翻斗的中部裝有一塊小磁鋼，磁鋼的上面裝有干簧管，計數翻斗翻轉一次，磁鋼對干簧管掃描一次，則開關閉合一次，由于開關的閉合送出一個開關信號（即脈沖信號），此信號經過電纜傳送給數據采集器，經過線性化和定量化處理后，顯示0.1毫米降水量。

2主要故障及排除方法

2.1雨量傳感器的基點位置故障

冬季停用后重新使用或更換新翻斗后，在工作一個月后的第一次大雨應做精心對比，即實際降水量與雨量傳感器所測降水量相比。如發現差值超過±4%時，且這種差值持續偏大或偏小時，而非異常偏大或偏小，應進行基點調整。具體方法：首先對翻斗內部的凈化處理，用導管向承水器口滴水沖刷翻斗內壁，使翻斗內表面逐漸完全濕潤。再旋動計量翻斗的兩個定位螺釘，（注意在松開定位螺帽前要在定在螺釘上作位置記號）將一個定位螺釘旋動一圈，其差值改變量為3%左右；若兩個定位螺釘都往外或往里旋動一圈，其差值該變量為6%左右。

例1：若差值=（儀器排水量-顯示量）/儀器排水量x100%

例2：-2%時，說明雨量傳感器的測量值比實際降水量值大，計量翻斗翻轉的啟動水量太小，兩基點定位螺釘的間距過小，應將其中的一個定位螺釘往外（即逆時針）旋轉2/3圈。

例3：若差值為+6%時，說明雨量傳感器的測量值比實際降水量值小，計量翻斗翻轉的啟動水量太大，兩基點定位螺釘的間距過大，應將兩個定位螺釘都往內（即順時針）旋動一圈。在調節完好后，應擰緊定位螺帽。

2.2干簧管引起的故障

一方面為干簧管燒壞或磁鋼用久使其磁力減弱，當磁鋼掃描時，干簧管內接觸片不閉合，不能產生開關信號。造成天空下雨（有量）而采集器顯示無降水量。另一方面為磁鋼與干簧管的間距太大，使干簧管不能正常工作，出現漏吸現象，造成記錄值小于實際降水量。解決方法：打開雨量傳感器的外罩，脫開接線柱上的導線，用萬用表的電阻檔測量接線柱，翻轉計數翻斗，每翻轉一次，萬用表應通斷一次。若萬用表無變化則說明為第一種情況，應更換干簧管或磁鋼；若連續翻轉10次，萬用表的通斷次數少于10次，則說明為第二種情況，應重新調整干簧管與磁鋼之間距離。

2.3雨量傳感器機械故障

由于翻斗軸承使用太久，寶石軸承磨損或破裂造成翻斗轉軸不靈活，使翻斗盛水量增多，翻倒過程中被帶出去的水量多余規定的水量，造成記錄值少于實際降水量。判定是否靈活方法為手持翻斗壁外緣，查看翻斗的軸向游動間隙是否符合要求（一般為0.3-0.5mm），要求翻斗呈水平狀態時，幾乎不易停住。解決方法：應用清水清洗翻斗軸兩端軸頸和寶石軸承的孔（切勿加油）；如果清洗不見效，則用大頭針沿軸承內孔表面觸劃，如有阻滯感，即寶石磨損，應更換新軸承部；如翻斗軸損壞，則應更換翻斗軸。

2.4雨量傳感安裝故障

由于安裝不牢固，則有大風時儀器就會搖晃，引起翻斗提前翻倒或空翻動而發出虛假信號，使測量結果比實際降水量偏多或晴天無降水而采集器顯示有降水記錄。解決辦法：檢查儀器的三個固定螺釘并擰緊（注意調整水平）

2.5上翻斗故障

一方面是由于儀器運輸和安裝過程中上翻斗的位置發生了變化，使其容量偏大，使翻斗應達到翻倒時沒有翻動，造成所測降水量偏小。解決方法：調整軸承與軸之間的間隙，或將翻斗傾角稍調小些即將上翻斗的定位螺釘向內（逆時針）旋轉；另一方面是上翻斗的軸被卡住。使上翻斗出現滴流而不翻轉，造成天空下雨（有量）而采集器顯示無降水量，解決方法：用手輕托翻斗的外壁，使上翻斗的軸復位。

2.6維護不及時產生的故障

一方面是節流管內有灰塵、草葉等雜物，沒有及時清除使計量翻斗在翻倒時，倒出的水量少于0.1毫米，造成記錄值多于實際降水量；若嚴重時可堵塞漏斗孔造成記錄缺量。另一方面是翻斗被蜘蛛網罩住，使翻斗底部有大量水珠，使翻斗翻倒水量增加，造成測量結果少于實際降水量。解決方法：根據各地的實際情況定期（至少每月一次）清除過濾網內雜物以免堵塞管道，特別注意節流管的暢通，可以用細鉛絲（不能用鐵、銅絲以防止劃壞內壁）疏通；遇翻斗內存有較多雜物影響翻斗正常翻轉時，可用清潔水從承水器緩慢注入沖洗，禁止用手或其他物體抹拭，以免沾上油污。清洗后，應將計量翻斗和計數翻斗放置在同一傾倒方向。

3結語

本文對遙測雨量傳感器的結構以及工作原理進行了詳細闡述。結合威海地區內人工站和區域自動站的雨量傳感器出現的各種故障進行了匯總，對雨量傳感器出現的基點故障、干簧管故障以及安裝、維護不當造成的故障進行了詳細分析，并提出了相應排除方法。

參考文獻：

[1]中國氣象局地面氣象觀測規范[M]北京：氣象出版社，2003

[2]自動氣象站原理與測量方法[M]北京：氣象出版社，2004

[3]SL3-1型遙測雨量傳感器說明書

[4]SL2-1型雨量傳感器誤差原因及幾種異常記錄的解決方法[J].氣象與環境科學，2009，32（S1）：291-293.