【如何保证caws600型自动站雨量数据准确】雨量器为什么能比较准确测量降水量

来源:自然科学 发布时间:2019-03-12 05:41:07 点击:

  1 引言      雨量要素目前是区域自动气象站的必备要素,然而雨量计在安装、日常使用中如稍有不正确就会导致雨量数据产生偏差,同时如果维护不及时也会产生数据偏差。本文以中国华云技术开发公司生产的CAWS600型自动气象站SL3-1雨量传感器为例,阐述了CAWS600型自动站雨量计设备的安装、日常维护和故障排除的方法。只有做好这些工作才能保证雨量计正常工作及观测数据的准确和及时。
  
  2 SL3-1雨量传感器工作原理
  
  SL3-1雨量传感器采用的是翻斗式雨量计,其由直径20cm的承水器、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、计数翻斗和干簧管等组成。在测量过程中,当承水器接收雨水后通过漏斗到达上翻斗,上翻斗的水达到一定量时使翻斗翻转,雨水进入汇集漏斗,通过节流管注入计量翻斗,当计量翻斗内的降水承积到0.1mm时,计量翻斗把降水倾倒入计数翻斗,使计数翻斗翻转一次。计数翻斗中部装有一块小磁钢,磁钢上端有干簧管,当计量翻斗翻动时,磁钢对干簧管扫描,使干簧接点因磁化而瞬间闭合一次,发出一个电路导通脉冲信号(相当于0.1mm降雨量),将此信号进行累计计数就可测量降水强度和累积降水量。雨量传感器的工作原理简单的说就是将非电量转换为电量输出,然后由采集对输出信号进行处理转化为我们所需的雨量数据。
  
  3 产生雨量误差的原因分析
  
  造成雨量产生误差的原因一般有仪器未安装水平、计量翻斗计量有偏差、漏斗堵塞、翻斗积尘、干簧管故障、周围环境影响承水器接收降水等。
  
  4 保证雨量准确的方法
  
  4.1仪器的安装
  a雨量感应器安装观测场内,筒身应安装在混凝土底座上,用三个螺钉固定,混凝土底座要高出地面10cm-15cm。
  b雨量筒器口或底座都必须保持水平,安装时可通过查看底座上水平气泡来判断底座是否水平,一般情况下如果底座安装水平的话筒身也是水平的,为了保证承水器器口水平,我们可以采用水平尺进行检查,若不水平则应调整筒身,必须保持器口水平。
  c雨量筒必须安装特别牢固,否则在刮风时筒身摇晃可能引起计量翻斗翻动影响精度,或者是造成计数翻斗翻转发出虚假的下雨信号,因此完成安装后,必须推动筒身来检查是否有任何摇晃现象,若有必须解决摇晃,直到没有任何摇晃现象为止。日后若有大风晴朗天气时,应注意有无虚假信号,若有,必须查明原因,是仪器摇晃造成的则应再次加固。
  
  4.2干簧管的检查
  一般磁钢与干簧开关间的距离为1-2mm为宜,以保证翻斗翻转时,干簧管能正常启闭。干簧管开关焊接应牢靠,不能虚焊,磁钢极性与翻斗转轮要垂直,计量翻斗的底面与干簧开关间、计量翻斗的后侧边与接线柱螺母间,应有一定间隙,不能靠得太近,更不能相碰,计数翻斗的左右侧边与计量翻斗的挂角不能靠的太近以免有水珠相互牵住。
  检查干簧管是否正常的方法是用万用表检查计数翻斗翻转时干簧开关是否“通”“断”指示,如无指示,应检查干簧开关与磁钢间隙是否符合要求,位置是否正确,其它目测。
  
  4.3调节计量翻斗
  在计量翻斗的两侧有一对定位螺钉,定位螺钉和翻斗的接触为点(或线)接触,以尽量减少接触点有水汽对定位螺钉与翻斗相互拉住,用以稳定不同湿度计量翻斗的计量精度。松开定位螺钉上的锁紧螺帽调节定位螺钉的位置就能改变翻斗的翻转倾角。翻转倾角大时,每斗翻转掉的水量就多。反之,翻倒的水量就少,因此,改变翻斗倾角,就能改变每斗翻倒的水量。
  我们可以用量杯量取10mm水反复实验几次来确定雨量是否存在差值,若有差值应根据实验次数计算出差值平均值。在发现存在差值时应先检查是否存在管道堵塞或节流管不畅、翻斗翻动时,干簧开关有连吸或漏吸现象、采集器不能正常工作、翻斗定位螺钉松动、计量翻斗的斗口挂角与计数翻斗的左右侧边之间有水珠相互牵连、上翻斗与计量翻斗翻转比例偶合不当,致使在某一强度时,上翻斗与计量翻斗总是同步翻转、上翻斗翻转角度太大,致使雨水从斗口溢出滴流而造成上翻斗有不翻现象、安装位置不正确(如计量翻斗底面与干簧管相碰,计量翻斗后侧边与接线柱螺母相碰等)。若存在上述问题应先对上述问题进行处理后再检查是否还存在差值,若还存在差值或上述现象不存在则需根据雨量差值来进行对调节螺钉的调整。调整方法如下:
  a旋动计量翻斗的两个定位螺钉,将其中一个定位螺钉旋动一圈,其差值改变量为3%左右,如果将两个定位螺钉同时向外或往里旋动一圈,其差值改变量为6%左右。
  b为使调节位置准确,我们在调节的时候,松开定位螺帽前必须在定位螺钉上做位置记号。记号做好之后,如果差值是负值则将螺钉往外旋转,反之差值是正值就将螺钉往内旋转。例如雨量差值2%就将螺钉旋转2/3圈,如果差值超过3%则需要两颗螺钉同时旋转调节才能达到调节目标。调节完成后必须拧紧定位螺钉的螺帽。调好后,一定要作一下精度测试,将清水以1mm/分以下强度(不宜过大)注入感应器漏斗,其实测值与计数值的差值最好为1%左右,即实测比计数少1%左右。若未达到该值应再进行调节,直到达到该比值为止。
  在调节过程中若发现每次调节完成后的差值总是大于±4%,而且调节计量翻斗定位螺钉始终不能让差值到达1%左右时,我们就可能需要对基点进行调整了,但一般情况下我们对基准都不做调整的。
  
  5 日常维护与注意事项
  
  a每月至少定期检查一次,清除管道和过滤网上的尘砂,小虫及纤维物,以免堵塞管道和过滤网,特别要注意保持节流管的通畅。
  b日常维护时一般以目测和手动结合,但切记不能用力过猛更不能用手指触摸翻斗内壁,以免油污壁,造成仪器基点的变动。
  c日常维护应在20-40分之间进行,不得带电维护和撤换、安装传感器。除雨量计故障时,下雨天禁止维护。
  
  6 结束语
  
  雨量计数据的准确除仪器自身工作正常之外,观测场的环境也是数据准确原因之一,因此拥有一个良好的观测环境是保证观测数据准确的提前。同时我们也可以加高雨量的高度来减少环境带来的误差。当然要保证雨量计的数据正确主要还是要靠我们的日常维护和及时处理仪器故障,因此只有我们掌握了雨量计各环节的原理及故障处理能力才能及时有效的保证雨量计工作正常,保证雨量数据准确。

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