DSC2型稱重式降水傳感器幾個典型故障處理

張曉磊

(興安盟氣象局，內蒙古 烏蘭浩特 137400)

DSC2型稱重式降水傳感器(以下簡稱DSC2傳感器)是實現降水自動化觀測的智能傳感器，可自動觀測固態、液態和混合性降水。目前內蒙古地區冬季的降水觀測任務大部分由DSC2型稱重式降水傳感器承擔，筆者對多年來DSC2傳感器在業務中出現的一些異常問題進行整理，挑選出幾個典型故障進行分析，以期為設備保障人員提供一定的參考價值。

1 DSC2傳感器原理與結構

DSC2型稱重式降水傳感器是基于載荷測量技術原理設計，監測質量變化測量降水量,由稱重單元(載荷元件和信號變換電路組成)、數據處理單元(稱重分采)、外圍組件等構成。載荷元件由3只振弦組成，測量技術采用振弦技術，弦絲為彈性元件，其輸出的頻率與重量對應響應關系。信號變換電路將3只振弦的信號進行處理，由微弱且不規則的信號轉換為0～5V的方波頻率信號，并輸入數據處理單元[1]。數據處理單元測出稱重單元傳送的頻率量f，根據質量與振動頻率的對應關系，使用以下計算公式即可計算得到集水桶內的降水量。

P=A(f-f0)+B(f-f0)2

(1)

其中：P為降水量；A、B為常數；f0為空集水桶時傳感器輸出的頻率；f為稱重單元輸出頻率。

在連續測量時，用本次測得的降水量減去前次測得的降水量即可得到兩次測量間隔的實際降水量。

目前數據處理單元進行處理后主要以兩種方式輸出，一種是RS232形式，另一種是雨量脈沖信號形式，其中雨量脈沖信號經過固態降水轉換器變換為類似翻斗雨量計的通斷信號。

2 典型故障

2.1 供電系統故障

供電系統故障是常見故障之一，DSC2傳感器出現數據異常時首先排除供電系統故障。直接查看稱重分采的指示燈是否常亮，如果不亮，依據供電系統連接圖(見圖1)，依次從交流、蓄電池、開關電源、固態降水轉換器、直流開關、保險絲、采集器及RS485端口檢查診斷故障。

圖1 DSC2傳感器供電系統連接

故障一：降水異常表現為晚上降水缺測或無異常到白天降水量異常增多，由于故障時間持續發生在夜晚不易發現或檢查。通過稱重分采的調試串口連接計算機，發送指令獲取稱重分采的歷史數據。命令為：“DMPR+空格+開始時間+空格+結束時間”，例如：“DMPR 2020-11-10 20∶04 2020-11-11 10∶05”。發現：返回數據分析采集器的供電電壓隨著氣溫的不斷變冷后逐漸降低，載荷元件的3只振弦頻率逐漸消失，到白天氣溫升高后供電電壓逐漸升高而振弦頻率不斷增加而產生異常降水量。這種現象產生的原因是供電系統的故障，依據供電系統結構，依次檢查發現蓄電池運行多年后內阻增大，當氣溫降低時充不進去電造成的，更換新蓄電池可解決故障。

故障二：無降水現象傳感器卻顯示產生降水。對供電系統各部件檢查，固態降水轉換器穩壓功能故障，供電電壓的較大幅度變動導致振弦的頻率波動后形成降水生成[2]，更換固態降水轉換器，故障解決。

2.2 稱重分采RS232接口故障

稱重分采的輸出接口為RS232，與自動站主采集器的RS232-2接口通過線纜交叉直連通訊,見圖2。由于臺站防雷接地電阻高或未接地的原因，雷擊后出現稱重分采RS232通道故障引起的數據異常，依次對外觀檢查發現稱重分采的指示燈正常閃爍、計算機與稱重分采的調試串口連接時發送命令可返回響應數據。但是將RS232接口與電腦直連，通過串口調試軟件向采集器發送調試命令后，無數據返回，確定采集器RS232通道故障，需更換稱重分采。采集器更換后，需要設置振弦傳感器的參數。根據隨機帶的校準卡(位于振弦式傳感器銘牌)中的系數重新設置f0、A、B、V、Pmin、Pmax等參數，命令為“SETRAINCAL！”。設置格式為：發送“SETRAINCAL+頻率通道1+各個參數(用空格分割)+！(結束符)”。例如：“SETRAINCAL0 1054.2 0.0165411 0.00000916413 0.01 0.01 0.05!”，僅設置頻率通道1完畢，系統的返回值仍是顯示3個通道的，需要再次設置頻率通道2、通道3，對應的命令是“SETRAINCAL1 …”“SETRAINCAL2 …”，然后用查看命令“GETRAINCAL!”，檢查參數是否正確即可

圖2 稱重分采與自動站主采集器連接

2.3 振弦故障

DSC2傳感器采用3根振弦同時測量，稱重分采采集測量信號并進行質控。當單根振弦出現故障后，一般表現為DSC2傳感器對0.5mm以下的降雪測量不出來或者首個分鐘降水出現時間明顯滯后，而且首個分鐘降水量基本為0.5mm或0.6mm。當1個以上振弦出現故障后，一般表現為數據異常或缺測。

判定振弦是否故障先確保振弦的供電正常，可用萬用表測量判斷，正常時每個信號變換器同側“B、C”端電壓為12V左右，“A、B”兩端電壓為5V左右。測量信號轉換器的“V、B”端電壓正常工作時是否為 2.5V 左右，再用20kHz的頻率測量擋分別測試3路信號的“V、B”端，3路頻率信號頻率是否差不多，若是則振弦正常，否則需要更換振弦。振弦更換后要相應地在稱重分采內重新設置參數，換成新振弦的參數。

3 結束語

DSC2型稱重式降水傳感器已運行多年，長期運行后難免出現故障，所以應按照業務要求進行定期的維護與檢查，同時在出現故障后要有合理有效的故障診斷方法。筆者對傳感器容易發生的幾個典型故障進行分析，并提出相應的解決方法或建議，希望對業務人員在以后的維修工作中有一定參考。