DSC3型称重式降水传感器故障分析及日常维护

DSC3型称重式降水传感器故障分析及日常维护

臧慧锋 1 孟 阳 2

1山西省夏县气象局，山西 夏县 044400 2山西省运城市 气象局，山西 运城 0440 00

摘要:冬季采用人工观测降水量，存在时效差、时空密度不足等诸多弊端，不能全面、连续反映降雪过程变化情况。称重式降水传感器对固态、液态、混合型降水实现了自动观测，减轻了观测人员的工作量，提高了对固态降水观测的准确性。夏县国家气象观测站2019年1月1日正式开始启用称重式降水传感器，型号为DSC3型。本文着重介绍了DSC3型称重式降水传感器的组成、工作原理、设备特点，进一步对使用过程中可能出现的故障类型进行分析，明确故障处理流程，逐步分析，解决故障，确保设备稳定工作。业务人员熟练掌握设备工作原理、常见故障，以及开展必要的仪器维护，对保障观测数据的准确性起到重要的作用。

关键词:称重式降水传感器；原理；故障；日常维护

　　随着称重式降水传感器在国家自动站甚至区域站中的广泛布网，技术保障就成为发挥其效益的根本保证。由于称重式降水传感器有多种型号，在硬件结构方面较翻斗式雨量传感器更为复杂，因此称重式降水传感器在基层台站维护和保障层次面临更大的挑战。

1 DCS3型称重式降水传感器介绍

1.1 设备组成及安装

DCS3型称重式降水传感器由承水口、外壳、收集容器（盛水桶）、载荷元件、处理单元、底座组件、防风圈组成。安装在观测场内水平的混凝土基础上，承水口保持水平。根据冬季地面积雪情况，承水口距地面高度一般选择在（120±3）cm，在北方积雪厚度较高的个别地区可以选择（150±3）cm。防风圈应高于承水口约2 cm且开口应朝北。传感器内含嵌入式处理器，进行数据采样和处理，直接输出数据。

1.2 DCS3型称重式降水传感器工作原理

DCS3型称重式降水传感器通过重量的测量得出降水量，称重单元是该传感器的重要组成部分，主要由载荷元件和信号变换电路组成，载荷元件是称重单元的核心，载荷元件基于电阻应变技术；敏感梁在进入到收集容器内的降水外力作用下产生弹性形变，使粘贴在它表面的电阻应变片也随同产生形变，电阻应变片变形后，它的阻值也发生变化，再经信号变换电路把这一电阻变化转换为电信号，进而得到重量。通过对重量变化的快速响应测量降水。称重单元通过温度补偿、数字滤波等技术达到全量程范围内的降水准确测量。

1.3 DCS3型称重式降水传感器特点

DSC3型称重式降水传感器拥有独特的降水发生探测器（OPD），通过使用光学传感器对降水的发生进行探测，任何可能由于温度或者刮风引起的瞬间振动所产生的虚假读数将被排除。此外，DCS3型称重式降水传感器还采用了许多新的技术算法，完全可以满足固体降水自动化观测，同时支持液态降水自动化观测，且其测量精度较翻斗式雨量传感器更高，这对于全面提升我国地面气象观测自动化水平，更加准确的观测天气和气候要素、应对气候变化的研究、人民日常生活保障、防止自然灾害等方面又增添了新的技术手段。

　　2 常见故障现象及分析处理

2.1 微量降雪，但无降水显示

故障原因：系统通过滤波处理，1小时内小于0.1mm降水，自动判断为干扰值，不作为输出降水。处理方法：通过人工观测，确认为微量降水，定时人工观测时次编报时人工干预，录入0。

2.2无降水而有降水量记录

原因分析：一是由于雾、露、小虫造成降水量野值；二是由于人工调试造成；三是由于风吹原因造成；四是因自动站其他故障造成无降水现象而出现降水量。处理方法：如果是由上述原因造成降水野值，则应删除该时段内全部分钟和小时降水量，并在值班日记中备注说明。同时注意与翻斗式雨量传感器数据对比。

2.3有降水但无输出

可能故障原因：检查供电情况、盛水桶是否已满。处理方法：正常供电应为12V直流电，如果供电不正常请检查线路。如果盛水桶已满，有降水时降水会溢出，但测重不变，要及时清理盛水桶。

2.4降水现象结束，仍输出降水

可能故障原因：检查挡风圈、盛水口是否有积雪、结冰，是否落入桶内。处理方法：及时清洁维护仪器，将降水量人工删除。

　　3 日常维护方法

为了使称重式降水传感器获取准确的降水数据，在做好正确安装的同时，必须做好以下日常维护：

1. 避雷装置符合要求。称重式降水传感器基座的接地线就近接入观测场地网，接地电阻应≤4 Ω。每年春季，特别是汛期前一定要对称重式降水传感器进行防雷安全检查。

2. 自动站保障人员应严格按照仪器维护要求，按时巡视、仔细检查设备电源供电情况和仪器各接线口的连接情况等。

3. 维护之前应先断开称重式降水传感器电源，拔下数据线。维护完毕后，再接上电源线和数据线，否则会产生大量的降水值。

4. 定期进行仪器清洁，口沿以外的积雪、沙尘等杂物应及时清除，如遇有盛水口沿被积雪覆盖，应及时将口沿积雪扫入桶内，口沿以外的积雪及时清除。

5. 每次较大降水过程后及时检查盛水桶水位，防止溢出。降水过程中，因降水量较大可能溢出时，应在降水间歇期及时排水。预计将有沙尘天气但无降水，应及时将桶口加盖，沙尘天气结束后及时取盖。

6. 当盛水桶内液体或杂质较多时，应清空，然后添加相应的防冻液和蒸发抑制油。当盛水桶内防冻液和蒸发抑制油过少时，应适量添加。防冻液添加量参考防冻液配比表，蒸发抑制油加入量应完全覆盖液面。

经常细致地对传感器各部分进行检查维护，可以预防和减少故障的发生，把故障排除在初级阶段，避免出现大的或损坏性的故障，以保证设备连续正常工作，为气象预报的参考提供准确数据。

结语

DSC3型称重式降水传感器是一种同时可以观测固态和液态降水的自动化仪器，在综合气象观测系统中发挥着重要作用。根据其在使用过程中的工作原理和可能出现的故障类型，从实际情况出发，明确故障处理流程，逐步分析，解决故障，确保设备稳定工作。从而获取准确、连续的降水观测数据，提高地面气象观测业务质量。

　　参考文献

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[4] 巩宏亚，谢万军，马良，等.浅谈称重式降水传感器[J].甘肃科技，2013（1）：60-62.