AG2.0型超聲波蒸發(fā)器日常維護(hù)及數(shù)據(jù)異常處理

梁艷 李銳鋒 齊忻敏 張宗智

摘要：本文對(duì)AG2.0型超聲波蒸發(fā)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、使用及其日常維護(hù)過程中所需注意的事項(xiàng)，進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹和闡述。結(jié)合在實(shí)際工作運(yùn)行中遇到的故障，提出了合理的保障維護(hù)方法和處理思路。以保證儀器觀測(cè)的精確度，提供準(zhǔn)確的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：AG 2.0型超聲波蒸發(fā)器；儀器維護(hù)；數(shù)據(jù)異常；處理方法

引言

在氣象學(xué)中蒸發(fā)量是指在一定時(shí)間間隔內(nèi)，蒸發(fā)器中蒸發(fā)水層的深度，通常以毫米為單位，常用的蒸發(fā)器有小型蒸發(fā)器以及 E-601B 型蒸發(fā)器。近幾年來，氣象科技水平不斷發(fā)展，測(cè)量?jī)x器自動(dòng)化程度不斷提高，右玉國(guó)家基本站 2014 年5月1日正式運(yùn)行AG2.0型超聲波蒸發(fā)器，每年在5月1日-9月30日啟用。AG2.0型超聲波蒸發(fā)傳感器的使用，實(shí)現(xiàn)了蒸發(fā)量觀測(cè)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，同時(shí)為氣象服務(wù)提供了較為客觀、連續(xù)的蒸發(fā)量觀測(cè)數(shù)據(jù)。本文通過右玉站近4a的使用，對(duì)AG2.0型超聲波蒸發(fā)器清洗維護(hù)、故障現(xiàn)象以及異常數(shù)據(jù)處理做了總結(jié)和分析，希望能為臺(tái)站應(yīng)用提供一些參考。

1儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

AG2.0型超聲波蒸發(fā)器由超聲波蒸發(fā)傳感器、不銹鋼測(cè)量圓筒、E-601B 型蒸發(fā)桶、連通管、水圈、百葉箱等配套件組成。蒸發(fā)桶和不銹鋼測(cè)量筒之間采用鋁塑管和管件等連接，組成一個(gè)連通器。

根據(jù)超聲波測(cè)距原理，選用高精度超聲波探頭，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿內(nèi)水面高度變化進(jìn)行檢測(cè)，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，電信號(hào)傳到采集器后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，業(yè)務(wù)人員就可以通過軟件看到每個(gè)小時(shí)的蒸發(fā)量和1日（ 20-20 時(shí)） 的蒸發(fā)量。并且配置了PT-100溫度校正部分，以保證在使用溫度范圍內(nèi)的測(cè)量精度。

AG 2.0 型超聲波蒸發(fā)傳感器的測(cè)量范圍是 0-100mm ，分辨率 0.1mm ，在0-50℃時(shí) ，測(cè)量精度為±1.5%。

2蒸發(fā)器的日常維護(hù)

2.1蒸發(fā)器的用水

一是應(yīng)盡可能用代表當(dāng)?shù)刈匀凰w（江、河、湖、水庫(kù)）的水。 在取自然水有困難的地區(qū)，也可使用飲用水（井水、自來水），本站使用自來水為蒸發(fā)器用水。器內(nèi)水要保持清潔，水面無漂浮物，水中無小蟲及懸浮污物，無青苔，水色無顯著改變。一般每月?lián)Q一次水。換水時(shí)應(yīng)清洗蒸發(fā)桶，換入水的溫度應(yīng)與原有水的溫度相接近。

2.2蒸發(fā)器的清洗及設(shè)備維護(hù)

在非結(jié)冰期臺(tái)站重新啟用蒸發(fā)傳感器時(shí)，應(yīng)提前幾天測(cè)試蒸發(fā)傳感器性能并觀察其穩(wěn)定性，如性能不穩(wěn)定可及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，避免因儀器故障造成蒸發(fā)數(shù)據(jù)缺測(cè)。在日常使用和維護(hù)蒸發(fā)傳感器時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）清洗維護(hù)蒸發(fā)傳感器一般應(yīng)避開正點(diǎn)前后10分鐘及避開降水時(shí)段和水溫相差較大的時(shí)段，最好是上午進(jìn)行，維護(hù)時(shí)間盡量短。清洗前首先在ISOS業(yè)務(wù)軟件“設(shè)備管理”主菜單點(diǎn)擊“設(shè)備維護(hù)”中的“維護(hù)”操作后（輸入操作人姓名、及維護(hù)內(nèi)容）再進(jìn)行清洗，清洗過程中要從蒸發(fā)室內(nèi)灌水沖洗連通管道內(nèi)雜物（蒸發(fā)傳感器卸下，橫放在一邊。）。蒸發(fā)桶和管道清洗干凈后往蒸發(fā)桶內(nèi)加水，待水位淹沒連通管口時(shí)，從蒸發(fā)室內(nèi)加水，并觀察連通管口有無氣泡排出，確定無氣泡后，將蒸發(fā)傳感器放置歸位，繼續(xù)沿蒸發(fā)桶桶壁緩慢加水，避免因水面波動(dòng)過大而造成連通管內(nèi)氣泡產(chǎn)生。加水至溢流口以下2cm左右時(shí)停止加水，等水位穩(wěn)定后將蒸發(fā)傳感器連接到主采集器。

（2）水位太低，小于所設(shè)置的最低蒸發(fā)水位時(shí)應(yīng)及時(shí)加水；水位太高，且預(yù)報(bào)近期有大的降水過程，建議取水降低蒸發(fā)水位。

（3）每月月初以及沙塵天氣過后及時(shí)清洗維護(hù)蒸發(fā)傳感器。

（4）冬季結(jié)冰期停止蒸發(fā)自動(dòng)觀測(cè)期間，首先在ISOS業(yè)務(wù)軟件“設(shè)備管理”主菜單進(jìn)行設(shè)備停用操作，抽干蒸發(fā)桶及管道內(nèi)的水，防止結(jié)冰漲破管道。

2.3蒸發(fā)器的定檢

（1） 每年汛期前后應(yīng)各檢查1次蒸發(fā)器的滲漏情況等，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行處理。

（2） 定期檢查蒸發(fā)器的安裝情況，若發(fā)現(xiàn)高度不準(zhǔn)、不水平等，要及時(shí)予以糾正。

（3） 每2年對(duì)蒸發(fā)傳感器進(jìn)行1次現(xiàn)場(chǎng)檢查校準(zhǔn)，校準(zhǔn)方法嚴(yán)格按照中國(guó)氣象局規(guī)定的自動(dòng)氣象站現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法進(jìn)行。

3蒸發(fā)數(shù)據(jù)異常的一般檢測(cè)方法

（1）首先通過命令OBSAMPLE MAIN從主采集器查看采樣數(shù)據(jù)，采樣數(shù)據(jù)是否正確，如果采樣數(shù)據(jù)有，分鐘數(shù)據(jù)無，可能是計(jì)算機(jī)軟件或采集器設(shè)置問題，如果沒有，需要對(duì)蒸發(fā)傳感器進(jìn)行檢查。

（2）查看傳感器的供電是否正常（供電電壓為10-15V），若正常，再查看傳感器到采集器之間的線纜插頭是否插好，將插頭插好后，用萬用表的電流表測(cè)量其信號(hào)輸出端和信號(hào)地之間的電流；蒸發(fā)傳感器輸出的輸出信號(hào)為電流輸出，量程范圍為0-100mm，當(dāng)處于最高水位時(shí)端輸出電流為4mA，當(dāng)水位處于最低水位時(shí)輸出電流為20mA；輸出電流和蒸發(fā)水位呈現(xiàn)出線性關(guān)系，依據(jù)測(cè)量值來判斷傳感器的好壞及精確度。

（3）另外如果傳感器的不銹鋼圓筒或管道內(nèi)有異物或氣泡，也會(huì)影響其測(cè)量精度?；揪S護(hù)操作方法：將不銹鋼底座整個(gè)取出，將底部的管進(jìn)行拉直，然后放回，有助于水流暢通；用導(dǎo)線對(duì)水管進(jìn)行疏通，從水池往里疏通或從不銹鋼底座穿線往外疏通。

4蒸發(fā)數(shù)據(jù)異常的處理方法

正常情況下，蒸發(fā)傳感器自動(dòng)測(cè)量蒸發(fā)桶內(nèi)水面高度的連續(xù)變化，采集器自動(dòng)計(jì)算出1h和1d（20 ：00至翌日 20 ：00）的蒸發(fā)量，采集器自動(dòng)把同一時(shí)間內(nèi)的降水量減去。如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，處理方法如下：

（1）當(dāng) 1 h 的蒸發(fā)量出現(xiàn)異?；蛉睖y(cè)時(shí)，用前后2 h數(shù)據(jù)內(nèi)插來代替。

（2）當(dāng)連續(xù)2 h或以上蒸發(fā)量不正常，則按缺測(cè)處理，日蒸發(fā)量按缺測(cè)處理。

（3）當(dāng)自動(dòng)蒸發(fā)量日合計(jì)缺測(cè)時(shí)，如果有備份自動(dòng)站記錄的，用備份站記錄代替；無備份自動(dòng)站記錄的，用人工站記錄代替，人工蒸發(fā)量輸入19-20時(shí)小時(shí)欄，其他時(shí)次空白。無人工記錄的，全天蒸發(fā)量缺測(cè)，并及時(shí)啟動(dòng)人工觀測(cè)。

5結(jié)語

以上是對(duì)AG2.0型超聲波蒸發(fā)傳感器運(yùn)行過程進(jìn)行了總結(jié)， 在此提出和大家進(jìn)行探討。在實(shí)際工作中 ，我們還會(huì)遇到和發(fā)現(xiàn)一些新問題 ，還需每個(gè)業(yè)務(wù)人員不斷地進(jìn)行探索和總結(jié)。

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作者簡(jiǎn)介：梁艷（1978-）女，漢族，山西右玉人，本科學(xué)歷，副研級(jí)高級(jí)工程師，主要從事縣級(jí)綜合氣象業(yè)務(wù)研究。