DSC3型稱重式降水傳感器常見故障及其處理方法

陳思煉

摘 要 DSC3型稱重式降水傳感器是實現降水自動化觀測的智能傳感器，全面解決了人工觀測存在的時效性差、時空密度不足，不能全面連續反映降水過程的變化等弊端，減輕了觀測人員的工作量，并為降水天氣提供高質量的觀測資料。針對DSC3型稱重式降水傳感器在實際應用中常見的故障進行剖析，提出合適的處理方法。

關鍵詞 DSC3型稱重式降水傳感器；故障；處理方法

中圖分類號：P414.9 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）30--02

DSC3型稱重式降水傳感器采用新的技術算法，滿足固液態降水自動化觀測，測量的精確度比翻斗式雨量傳感器高，全面提升了地面氣象觀測的自動化水平，更加準確地觀測天氣和氣候要素，大大提高了觀測質量和觀測效率，為專業部門和公眾提供更多有價值的氣象信息和觀測產品[1]。DSC3型稱重式降水傳感器以輸出脈沖信號形式無縫掛接在現有自動氣象站上；同時，輸出RS232/485數字信號，可以同其他數字和總線系統及終端組網使用。稱重式降水傳感器承擔降水量觀測任務的自動化氣象觀測，減輕了觀測人員的工作量，具有較高的運行可靠性，為降水過程中降水量預報和服務提供高質量的觀測資料[2]。

1 DSC3型稱重式降水傳感器的工作原理

DSC3型稱重式降水觀測儀是由載荷元件、數據處理單元和外圍組件組成，既可以輸出脈沖信號接入現有自動氣象站，也可以作為智能傳感器掛接在其他采集系統上。溫度傳感器和載荷元件的托盤位于收集容器的下方，紅外光學降水發生探測器（OPD）置于承水口上，通過信號電纜與數據處理單元的對應接口相連。

稱重單元是該降水傳感器的重要組成部分，主要由載荷元件和信號變換電路組成，載荷元件是稱重單元的核心。載荷元件基于電阻應變技術，阻值受外力作用發生變化，測量電路把電阻變化轉換為電信號，從而得到降水質量。稱重單元通過溫度補償、數字濾波等技術達到全量程范圍內的降水準確測量。

數據處理單元將載荷元件測得的收集容器內降水質量的電信號數值傳送到運算器內，經過計算轉化為以“mm”為單位的降水。處理單元有數據存儲的功能，存儲的數據量不少于30 d。DSC3型稱重式降水傳感器的核心是一種基于電阻應變技術載荷元件，通過對質量變化的快速響應測量和計算出降水量。OPD與DSC3型稱重式降水傳感器接口相連，OPD被支架架在收集容器的上端，與收集容器桶口保持合理的無接觸，通過探測紅外線光束的顆粒，進行智能識別與判斷是否有降水發生。如果出現降水，DSC3型稱重式降水傳感器測量的質量通過脈沖或RS232/485方式輸出降水量。

2 DSC3型稱重式降水傳感器常見故障及處理

2.1 出現無規律的降水數值

稱重式降水傳感器的接地電阻值應不大于4 Ω，基座的接地線應當就近接入觀測場地網。如果接地電阻值大于4 Ω時，接地線未連接或者連接松動，采集器就會顯示無規律的降水數值。出現這種情況，觀測員及時測量接地電阻值，或者接地線接入觀測場地網，即可使數據恢復正常。

2.2 稱重降水傳感器無反應

當稱重降水傳感器指標的最大測量誤差不大于10 mm時，±0.3 mm；大于10 mm時，±3%，實際測量過程降水強度小并且持續時間比較長時，采信器可能會無降水數值或者降水數值滯后。稱重降水傳感器測量降水質量在這過程中要對小變化的質量進行處理，否則會導致數據誤報。在降水強度正常情況下降水傳感器無反應，需要檢查端口連接是否錯誤或者是否松動。查看稱重降水傳感器工作狀態并重新啟動。

2.3 降水量偏小、記錄滯后

在稱重式降水傳感器投入使用的過程中，和人工雨量筒觀測值比較，存在測量的降水量偏小，反應不靈敏，降水記錄滯后的現象，經檢查，多是由于地線接觸不良引起的。因此，要定期對儀器設備的電路接地線進行檢查。

2.4 降水量和人工測量的精度誤差較大

觀測的降水量應和人工或其他降水觀測儀器測得的降水量進行精度對比，若誤差大于4%時，需對儀器進行檢查調試。查看供電是否正常，確保電壓9～15 V；檢查設備脈沖口是否輸出正常，若脈沖口有問題，也聽不到“啪、啪、啪”的聲音，需更換電路板；內筒液體已滿，降水溢出使測得質量不變；載荷元件受沖擊損壞所測得降水量總是“0”，也需更換新的。

2.5 數據失真

觀測數據失真時，檢查內筒內液面高度，及時排掉內筒內液累積深度達到最大測量范圍的水，為防止傳感器跳變，排水之前先斷開電源和數據線。

對承水口水平、高度情況定期進行檢查維護。將儀器自帶水平尺輕輕放在傳感器承水口上，按八方位方向依次旋轉進行水平檢查，若不夠水平可調試基座底部螺栓。檢查承水口高度時將卷尺拉開，垂直距地，一端貼緊地面，一端拉至放在承水口的水平尺下沿，讀取卷尺從地面到水平尺下沿的長度。承水口距地面高度一般選擇120±3 cm，積雪較厚的個別地區也可選擇（150±3）cm。

2.6 載荷元件損壞

DSC3型稱重式降水傳感器采用的防凍液一般是將乙烯乙二醇和甲醇按比例配制好的專用防凍液，最低冰點-45 ℃。冬季降雪總量臨近防凍液可容累積降水量時，就必須清空，否則會造成載荷元件損壞，清空后根據當地氣溫條件添加防凍液。

3 日常維護管理

DSC3型稱重式降水傳感器是一種可以長期在戶外使用并自動測量降水的設備，在自動氣象站地面觀測中發揮著重要的作用。對于它在使用過程中可能出現的故障，要結合其工作原理，從實際情況出發，及時查找出解決故障的方法。同時，儀器設備的維護、保養與管理是一項重要工作，應嚴格遵循《地面氣象觀測規范》規定，值班人員要做好儀器日常巡視檢查和維護管理，認真查看場地情況和電源供電是否正常。定期對儀器進行清潔，及時清除掉內筒口沿以外的雜草、沙塵等雜物；降水過程較大時，在降水間歇時及時排水，并在降水過程結束后，及時檢查；定期檢查儀器防雷接地的情況，做好每年春季的儀器防雷安全檢測工作，確保雷雨天氣免于雷擊；遇到沙塵天氣預警但并無降水時，及時將桶口加蓋，在沙塵天氣結束后再把蓋取掉；內筒積液過多時，及時清空，然后添加相應的防凍液和蒸發抑制油；定期對稱重式降水傳感器進行現場校準，出現誤差>4%時，要進一步檢查誤差原因并調試，對于無法校準的儀器要更換新的，定期由氣象計量檢定機構作儀器的計量檢定工作。值得注意的是，在對儀器維護前，首先要斷開數據線和電源線，待維護結束后再接上儀器電源線和數據線。只有保證降水稱重儀器的長期安全運行，達到規定的技術要求，才能確保降水觀測結果準確、連續性，提高地面氣象觀測業務質量。

參考文獻

[1]中國氣象局綜合觀測司.稱重式降水觀測規范（試行）[S].2011.

[2]鞏宏亞，謝萬軍，馬良，等.淺談稱重式降水傳感器[J].甘肅科技，2013，29（1）：31-63.

（責任編輯：劉昀）