称重式降水传感器常见故障处理及日常维护

称重式降水传感器常见故障处理及日常维护

闫茉

（山西省屯留区气象局山西长治046000）

摘要：本文结合山西省屯留区气象局使用称重式降水传感器的实际，首先简要概况了称重式降水传感器的结构和原理，接着分析了称重式降水传感器常见故障，并给出了相关的处理对策，最后提出了几点日常维护，仅供相关部门进行参考借鉴。

关键词：称重式降水传感器；常见故障；处理对策；日常维护

引言

降水量是是气候变化、水文模型、天气动力、数值预报等研究领域的重要参数之一，同时也是地球中水循环领域最为基础的输入参数。现阶段，降水仍旧是地面气象观测的主要项目之一，人工观测固态降水时存在时效性差、时空密度不足，很难全面、连续的反映出降雪天气变化等方面的弊端。称重式雨量传感器可以对脉冲信号进行自动连续输出，且能直接同当前业务运行的自动气象站进行对接，可以连续观测固态降水，在降低台站气象观测人员工作强度的同时，还有效弥补了传统人工观测固态降水时效性和时空密度方面不足的问题，进一步提升了降水观测质量和观测效率。作为新型的雨量传感器，称重式降水传感器相较于传统翻斗式雨量传感器，其工作原理和系统组成都有很大程度的提升，组成更为复杂，其故障处理与日常维护的难度也更大。为进一步扩大该仪器的使用规模，需要台站维护人员及时更新相关的知识，以更好的适应新技术使用的需要。

1、称重式降水传感器的结构和原理

1.1系统组成

称重式降水传感器主要有降水发生探测器、载荷元件、数据处理单元和外围组件组部分组成。其核心部件是载荷元件，在设计的过程中主要是在电阻应变技术原理的基础上进行；降水发生探测器可对区域内的降水天气进行探测，并提醒处理器将载荷元件重量变化以降水量的形式显示出来；数据处理单元的主要功能可对数据进行一系列的处理、质量控制、存储、传输等；外围组件主要是由底盘基座、保护外壳、收集容器和防风圈四部分组成。称重式降水传感器比较适宜在高海拔气候条件较差的气候站进行安装，可对固态、液体及混合降水进行连续观测。在称重式降水传感器还没有启用观测前，应交由具有气象计量检定资格的机构对该仪器进行检定，只有在检定合格后，该仪器才能投入到后续的观测中，否则该仪器不能投入运行。

1.2工作原理

称重式降水传感器的测量原理主要是利用电阻应变技术，当载荷元件受到压力而出现形变时，会带动内部电阻桥的阻值发生改变；电子单元在连续采样后，会对采样数据进行温度补偿，之后就形成了质量数据，紧接着信号处理单元对采样的质量数据进行运算获取，就很容易的得到分钟、小时、日的累积降水量。

2、称重式降水传感器常见故障处理

2.1出现微量降水，无降水记录

对于不足0.5mm的降水，若没有降水记录，其主要原因可能是出现微量降水时，受到称重式雨量传感器自身缺陷的影响，导致无降水记录；若出现0~0.5mm的降水时，称重式传感器的灵敏度不足而不能及时判别。在遇到这种情况时，应根据以下方法进行处理：对于微降水量或无降水量现象及降水量在0~0.5mm之间时，降水量用人工观测记录代替；若当时的温度低于0℃且出现结冰，应将内桶壁上沾的固态降水铲到桶内，如果无法铲除，应在值班日记中详细备注该情况，还可以直接对内桶进行称重得出降水量数据。

2.2降水数据缺失或异常

在实际的地面气象观测工作中，一旦发现称重式降水传感器的降水观测数据出现缺失或异常时，需第一时间检查信号处理单元的工作状态，可将信号处理单元外壳打开，查看信号处理单元上的运行指示灯状态，若明暗间隔为1s，则说明运行指示灯正常；反之，则说明运行指示灯异常，此时需选择万用表对信号处理单元的电源电压进行测量，正常情况下的该数值在12V左右。如果是信号处理单元工作状态正常，可以借助于雨量校准器检查称重单元是否正常。可以拔下数据线，将其连接雨量校准器的数据线，并对雨量校准器进行清零处理；选择雨量校准专用量杯并在量杯内注入10mm的水，缓缓倒入内容中，模拟每分钟2~4mm的雨强。应重复3次进行测试，并计算好误差。之后检查雨量校准器是否有示数显示，若无示数或示数不正确，则说明称重单元异常，应重新更换或检修。

2.3滞后降水

在降水天气结束后，若自动站存在降水记录，应判断该降水是否为滞后降水；若是滞后降水，应将其累加到降水天气现象终止时间的分钟降水量上，并对原始数据文件内容进行修改；若是因树叶等产生的降水记录，需将该降水直接删除，并对元数据文件内容进行修改。

2.4降水量和人工测量误差大

为确保降水量数据的准确性和完整性水平，应将称重式雨量传感器观测到的降水数据同人工观测到的降水数据进行精度方面的对比，若对比后的数据误差在4%以上，需对称重式雨量传感器进行调试。调试内容主要包括：查看供电状况，保证供电电压始终维持在9~15V之间；对设备脉冲口的输出情况进行检查，若脉冲异常，且没有听到“啪嗒”的声音，可能是电路板出现故障，需对其进行重换。另外，载荷元件异常的情况下也会造成降水量数据为0，需及时更换载荷元件。

3、称重式降水传感器日常维护

3.1日常维护

每天需做好内筒液面高度的检查，若内筒中的液体累积深度达到了最大测量范围，需排出里面的液体，在排水前需将电源和数据线断开，防止传感器跳变，导致降水量数据失真。每周需做好承水口和承水口高度的检查，始终确保承水口水平。在周维护中，应在传感器承水口上轻轻放置自带的水平尺子，根据八方位方向依次进行旋转，检查水平情况，若水平度达不到要求，可以适当调整基座底部的螺栓。应将卷尺拉开对承水口高度进行检查，同地面保持垂直，一端贴紧地面，另一端拉到承水口的水平尺下沿，读取卷尺雄地面到水平尺下沿的长度。确保承水口与地面之间的距离高度在120±3cm左右，若区域内的积雪深度较厚，可以选用150±3cm。在月维护中，应定期对雨量传感器的防雷接地状况进行查看，确保接地电阻值不超过4Ω，每年春季来临前需将防雷安全检查工作做好。

3.2计量

称重式雨量传感器的校准主要包括两种：现场校准和计量检定。现场校准可以选择在台站中完成，若校准误差在4%以上，需认真检查调式情况，必要的情况下可更换对应的仪器设备。计量检定的过程中需交由具有气象计量检定资格的机构对该仪器进行检定。

结论：

综上所述，台站内的技术人员只有对称重式降水传感器的工作原理和维护知识进行熟练掌握，在故障问题出现时，明确思路，逐步分析故障原因，以找出正确的故障部位，进而采取有针对性的处理对策，就能快速排出故障，确保称重式降水传感器可以正常运行，增强地面测报质量。

参考文献：

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[2]巩宏亚，谢万军，马良，等.浅谈称重式降水传感器[J].甘肃科技，2013，29（1）：61.

[3]司方坤，徐健鹏，张希宏.WUSH—WP型称重式降水传感器调试维护方法[J].现代农业科技，2015（18）：238-239.

作者简介：姓名：闫茉（1984-），女，汉族，山西省壶关县人，硕士学历，工程师，从事综合气象业务工作。