自动站降水误差存在的原因和处理方法

2012-04-11冯振宇张明思

黑龙江气象 2012年3期

关键词：干簧管测量误差气象站

冯振宇，张明思

（肇州县气象局，黑龙江肇州 166400）

自动站降水误差存在的原因和处理方法

冯振宇，张明思

（肇州县气象局，黑龙江肇州 166400）

1 引言

自动气象站与人工气象站相比,地面要素的感应元件除雨量传感器外均由机械式元器件转变成电子元器件,信号输出由机械放大转为电信号放大,记录也由原始的机械记录转化成计算机自动采集存储,这使自动气象站能更客观、实时地反映天气要素的变化。但在目前的自动气象站中,雨量传感器仍沿用翻斗式传感器,在实际使用过程中,常出现实际降水与所测降水存在明显误差的情况。本文总结了自动站降水误差存在的原因和处理方法。

2 雨量传感器结构和测量原理

雨量传感器的结构由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗等组成。其工作过程是雨水由承水口汇集,进入上翻斗,上翻斗的作用是使降水强度近似大降水强度,然后进入计量翻斗计量,计量翻斗转动一次为0.1 mm降水量,随之雨水由计量翻斗倒入计数翻斗。在计数翻斗的中部装有一块小磁钢,磁钢的上面装有干簧开关,计数翻斗翻转时,与它相关的磁钢对干簧管扫描一次,干簧管因磁化而瞬间闭合一次。这样,降水量每次达到0.1 mm时,就送出一个脉冲信号,采集器存储0.1 mm的降水量。自动气象站雨量的测量原理是由雨量传感器感应雨量的大小转化为干簧管输出的开关信号,经采集器处理后进入计算机,计算机软件按地面观测规范中雨量计算方法计算降水量大小,并按规定格式显示。

3 误差分析及处理方法

3.1 雨量传感器关键元件损坏引入的测量误差及处理方法

自动气象站的雨量测量是通过计数翻斗中的磁钢扫描干簧管产生开关信号来产生的。干簧管开关信号发送一次,代表产生了0.1 mm的降水量。若干簧管元件失常,发生连击即多发送信号或漏击即少发送信号,均会出现雨量误差异常现象。这种因素产生的雨量误差,多表现为降水量误差值异常偏大或偏小,往往是突发现象。判断这种误差的方法是用万用表连接雨量传感器输出端,向雨量传感器中注入一定量的降水,观测计数翻斗和万用表,当计数翻斗翻转一次时,万用表有电压信号产生,若干簧管发生连击或漏击,在万用表上会有多个电信号或无信号发生。在做雨量传感器检查时,尽量避免整点观测时间。因人为原因造成雨量记录的,可在自动站备注栏中说明，也可在检查时断开雨量传感器与采集器的连接。

解决这种因素引入的测量误差是更换干簧管。将计数翻斗上的干簧管螺钉松弛,取下已损坏的干簧管,用正常的干簧管更换上即可。

3.2 雨量传感器机械原因引入的测量误差及处理方法

雨量的测量是通过上、下翻斗翻动使干簧管产生开关信号,采集器自动累记0.1 mm降水量的过程。当上、下翻斗翻转不灵出现阻滞感时,均会导致翻斗翻转速度改变,而雨量测量的计量是以单位时间内计数翻斗的翻转次数为降水量的累计值。因而,由这种机械不灵敏引入的测量误差也是自动气象站雨量误差偏大的原因之一。误差表现为雨量测量值恒定小于实际降水值。故障现象为各翻斗的轴承间距过大或过小,翻斗转动有阻滞感。

解决这类因素引入的测量误差,要求台站工作人员保持雨量传感器的清洁卫生。定期（一般一个月）用清水清洗翻斗轴颈和宝石轴承孔（宝石轴承切勿加油）。如清洗不见效,可能是宝石轴承磨损或碎裂所致,可用大头针沿轴承内孔触划,如有阻滞感,即宝石磨损,应更新轴承部件。如翻斗轴损坏,则更新翻斗轴。

3.3 因维护保养不及时引入的测量误差及处理方法

在目前的自动气象站中,雨量传感器仍沿用翻斗式传感器,翻斗中的机械构成部分会引入测量的误差。因此对翻斗雨量传感器的维护保养是使雨量准确性得以保证的基础。若不加以维护造成进出水管道堵塞,尤其节流管不畅通,或翻斗翻动不灵敏,均会造成测量误差。这种因素引入的测量误差,会使自动气象站的雨量测量值偏小于实际降水值。

解决方法是台站人员应至少每个月清理一次过滤网上的尘沙、小虫等以防堵塞管道,特别要注意保持节流管畅通。无雨或少雨季节,可将承水器加盖,但注意在降水前及时打开。翻斗内壁禁止用手或其它物体抹拭,以免沾上油污。当久旱后进入第一场大雨前,台站观测人员应进行雨量传感器的检查。向雨量承水器注入一定量的水（一般为60～70 mm）,观测自动气象站雨量示值与实际注入水的值是否一致。若不一致,则应检查原因,排除故障,同时,及时调节基点定位螺丝，避免因维护不妥引入测量误差。