降水观测规范称重式降水传感器(2)

2018-11-24 18:01

Φ400Φ20040~45°承水口圆周120°分布密封圈底盘 固定和调平螺栓圆周120°分布基座地脚螺栓圆周120°分布Φ150Φ300

图2 称重式降水传感器外观示意图

780外壳固定螺钉200罩壳180

2.1.1承水口

承水口形状为内径200mm的正圆,口缘呈内直外斜刀刃形,采用铜、铝合金或不锈钢材料制作,以防雨滴溅失和桶口变形,保证承水口采样面积。 2.1.2外壳

外壳的外形设计呈“凸”字型,具有上部窄下部宽的特点,可起到防风和减少蒸发的作用。传感器外壳和基座颜色均为白色。 2.1.3内筒

内筒用于收集降水,盛装防冻液和抑制蒸发油。为方便清空容器内液体,必须配有辅助排水装置。 2.1.4载荷元件与处理单元

载荷元件用于测量重量变化,处理单元对载荷元件的信号

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进行采样,并对采样值进行数据运算处理,计算出分钟降水量和累计降水量,并实现质量控制、记录存储、数据通信和传输等功能。 2.1.5底座组件

底座组件包括底盘、基座和法兰盘等,可以通过选择不同高度的基座改变承水口距离地面的高度。 2.1.6防风圈

防风圈采用金属材质,表面喷涂防腐蚀、防氧化材料白色涂层,外观及结构见图3。

a、叶片正视和侧视图 b、防风圈俯视图

图3 防风圈结构示意图

2.2原理

称重式降水传感器的测量原理是通过对质量变化的快速响应测量降水量,基本结构见图4。称重测量技术主要有两种,一种是基于电阻应变技术:敏感梁在外力作用下产生弹性变形,使粘贴在它表面的电阻应变片也随同产生变形,电阻应变片变形后,它的阻值将发生变化,再经相应的测量电路把这一

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电阻变化转换为电信号,进而得到降水的质量;另一种是振弦技术:以弦丝为弹性部件,根据其所受拉力与振动频率的对应关系,通过相应的测量电路得到降水的质量。

载荷元件 信号变换电路 称重单元 外围组件 (收集容器、外壳、底盘、基座、防风圈等) 脉冲 处理终端 单RS232/485 元

图4 称重式降水传感器原理结构框图

2.3技术性能

测量性能要求见表1。

表1 测量性能要求

测量要素 液态、固态和混合性降水 测量范围 分辨力 最大测量误差 输出 供电 0~400mm 0.1mm ±0.4mm,≤10mm时;脉冲输出和直流±4%,>10mm时 RS-232/485 12V

第3章 安装与调试

3.1安装高度

称重式降水传感器安装在观测场内混凝土基础上。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

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择120±3cm ,在北方积雪较厚的个别地区可以选择150±3cm。

防风圈应高于承水口约2cm。防风圈开口应朝北。 3.2线路连接

称重式降水传感器的电源线和数据线应接到自动气象站采集器相应的电源和降水接线端子。

为了防雷、防鼠、防水和安装、维修方便,电源线、数据线应穿入带屏蔽层的线槽内,线槽应安置在电缆沟内。 3.3避雷装置

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≤4Ω。 3.4混凝土基础

混凝土基础大小为100cm(长)×100cm(宽)×30cm(深),高度与地面齐平,制作时应将固定传感器支架的地脚螺栓预埋件一同浇筑。 3.5调试

3.5.1现场测试

设备安装完成后,应使用雨量标准器对传感器进行现场测试,测试方法如下:

选择晴朗的天气进行现场测试。

先将数据线拔下,将其与雨量校准器的数据线相接,并将雨量校准器清零;采用雨量校准专用量杯量取10mm水量,缓

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慢倒入内筒,模拟雨强为2~4mm/min。每次现场测试重复进行3次,并分别进行误差计算。

3.5.2添加防冻液和抑制蒸发油

防冻液添加量参考防冻液配比表(见表2)。抑制蒸发油应采用航空液压油,加入量应能完全覆盖液面。

表2 防冻液添加量配比表(内筒为400mm降水量的容积)

历年平均最低气温 乙烯乙二醇添加量(L) 甲醇添加量(L) 0°C(或以上) -5°C -10°C -15°C -20°C -25°C -30°C -35°C(或以下) 0.0 0.7 1.1 1.6 1.8 2.1 2.4 2.6 0.0 0.9 1.7 2.2 2.7 3.1 3.5 3.8 备注:甲醇是易燃、有毒、刺激性气味的危险品,乙烯乙二醇和航空液压油亦为化学制剂,必须严格按其安全注意事项,规范使用和保存。

第4章 观测与记录

4.1观测

1.各省(区、市)气象局观测业务主管机构,应根据本省降雪出现的平均时间和分布情况,统一要求提前启用称重式降水传感器,同时停止翻斗雨量传感器。

2.启用前,应进行安装调试、现场测试(方法见3.2和

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