AG2.0型超聲波蒸發(fā)傳感器維護(hù)

孟凡偉 李義蘭 孫月

摘要：目前中國(guó)氣象局下發(fā)的新版臺(tái)站綜合地面業(yè)務(wù)軟件ISOS集成板（Ver2.0.0.0.0）版本，無(wú)蒸發(fā)水位輸入項(xiàng)，首頁(yè)狀態(tài)欄下預(yù)警設(shè)備并不提示預(yù)警信息，僅在數(shù)據(jù)可查詢到當(dāng)前蒸發(fā)水位，在日常工作當(dāng)中，經(jīng)常遇到無(wú)信號(hào)或輸出信號(hào)異常等情況，使AG2.0蒸發(fā)傳感器維護(hù)、故障排除不易察覺。本文簡(jiǎn)單闡述AG 2.0型超聲波蒸發(fā)傳感器的組成、工作原理、并對(duì)實(shí)際工作中的運(yùn)行維護(hù)提供合理的保障維護(hù)方法及處理。

關(guān)鍵詞：AG2.0超聲波蒸發(fā)器；日常維護(hù) ；蒸發(fā)傳感器

中圖分類號(hào)： P414.82 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.22.081

1 AG2.0蒸發(fā)傳感器測(cè)量原理

AG2.0超聲波蒸發(fā)器是由超聲波傳感器和不銹鋼圓筒架組成，和E-601B型蒸發(fā)桶、水圈、百葉箱等配套使用，整套蒸發(fā)測(cè)量系統(tǒng)由百葉箱、測(cè)量筒、超聲波測(cè)量探頭、連通管、蒸發(fā)桶、水圈、溢流桶組成，如見圖1所示。

配置PT-100溫度校正部分，保證在溫度范圍內(nèi)的測(cè)量精度。測(cè)量范圍0～100mm、分辨率<0.15%、測(cè)量精度±1.5%（工作溫度0℃～50℃）、供電電源10 V～15V 、輸出4～20mA（負(fù)載電阻最大500Ω），根據(jù)超聲波測(cè)距原理觀測(cè)水面蒸發(fā)量，選用高精度超聲波傳感器，測(cè)量超聲波傳感器至水面距離，根據(jù)超聲波傳感器測(cè)量發(fā)射和返回的時(shí)間差來(lái)測(cè)量水位變化，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。信號(hào)使用模擬器模擬輸出4～20mA的電流進(jìn)行通信，經(jīng)主采集器轉(zhuǎn)換后ISOS軟件采集的水位數(shù)據(jù)在0～100mm之間。其中高水位20mA對(duì)應(yīng)100mm，低水位4mA對(duì)應(yīng)0mm。根據(jù)所測(cè)輸出電流，對(duì)水位計(jì)算可利用以下公式：

E=100×（I-4）/（I-20）

其中E：蒸發(fā)水位，單位mm；I：電流值，單位mA。

2 AG2.0蒸發(fā)傳感器的日常維護(hù)

蒸發(fā)傳感器按照業(yè)務(wù)規(guī)定用水要求：應(yīng)盡可能使用代表當(dāng)?shù)刈匀凰w（江、流、湖）的水，在取自然水有困難的地區(qū)，也可使用飲用水；器內(nèi)水要保持清潔，水面無(wú)漂浮物，水中無(wú)小蟲及懸浮污物，無(wú)青苔，水色無(wú)顯著變化；一般每月?lián)Q一次水。蒸發(fā)傳感器換水時(shí)應(yīng)清洗蒸發(fā)桶，換水的溫度應(yīng)與原有水溫度接近。冬季結(jié)冰期停止觀測(cè)，應(yīng)將蒸發(fā)桶內(nèi)的水汲凈，加蓋，以免凍壞。

使用前，各檢查一次蒸發(fā)器的滲漏情況，調(diào)節(jié)高度時(shí)，要求不銹鋼測(cè)量桶最高水位線和蒸發(fā)桶溢流口下沿持平。（測(cè)量方法可使蒸發(fā)桶裝滿水，測(cè)量蒸發(fā)桶內(nèi)水位和不銹鋼測(cè)量桶水位）

水圈內(nèi)水面應(yīng)與蒸發(fā)桶內(nèi)水面接近。當(dāng)水位即將接近蒸發(fā)桶溢流口時(shí)及水位即將接近不銹鋼測(cè)量桶高水位時(shí)，應(yīng)及時(shí)將蒸發(fā)桶的水舀出；當(dāng)水位即將低于蒸發(fā)桶溢流口下10cm時(shí)，（不銹鋼測(cè)量桶低水位低于最低水位時(shí)），應(yīng)及時(shí)向蒸發(fā)桶內(nèi)加水。

清洗設(shè)備時(shí)應(yīng)關(guān)閉閥門；加水時(shí)應(yīng)緩慢注入，注入一半時(shí)打開氣閥，繼續(xù)注入。

維護(hù)時(shí)，在新版ISOS軟件中填寫設(shè)備維護(hù)，維護(hù)結(jié)束后填寫結(jié)束設(shè)備維護(hù)，在軟件左側(cè)樹狀欄內(nèi)選中蒸發(fā)傳感器啟用選項(xiàng)，設(shè)備才正式啟用采集數(shù)值。或者調(diào)出ISOS軟件中維護(hù)終端，輸入SENST_LE 1，（0，表示關(guān)閉；1，表示開啟）。

若主采集配有標(biāo)準(zhǔn)電阻，可將輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓電號(hào)，測(cè)量電壓輸出判斷是否為輸出電流為4mA對(duì)應(yīng)電壓0V；輸出電流20mA時(shí)對(duì)應(yīng)電壓則為5V或10V。

3 AG2.0蒸發(fā)傳感器蒸發(fā)觀測(cè)的干擾來(lái)源

維護(hù)或者啟用AG2.0蒸發(fā)傳感器時(shí)注入蒸發(fā)桶內(nèi)水流過(guò)大，未關(guān)閉閥門，導(dǎo)致連接管內(nèi)有氣泡形成，影響AG2.0蒸發(fā)傳感器觀測(cè)數(shù)據(jù)，ISOS軟件蒸發(fā)水位穩(wěn)定一段時(shí)間后，蒸發(fā)水位短時(shí)間內(nèi)突然降低后升高，恢復(fù)正常蒸發(fā)水位。

在強(qiáng)降水過(guò)程當(dāng)中，使蒸發(fā)桶內(nèi)水濺出，導(dǎo)致觀測(cè)失真；大風(fēng)天氣時(shí)，蒸發(fā)桶內(nèi)的水容易被刮出，從而偏差較大。在此種情況下，按照業(yè)務(wù)規(guī)定小時(shí)蒸發(fā)量為缺測(cè)。

在強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)時(shí)，相對(duì)濕度、溫度、氣壓等氣象要素發(fā)生明顯變化，水面因受到氣壓作用而發(fā)生變化，使觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，ISOS軟件當(dāng)中的蒸發(fā)水位變化明顯。

鳥類和小型動(dòng)物的戲水，也會(huì)使蒸發(fā)觀測(cè)出現(xiàn)誤差，具體表現(xiàn)為ISOS軟件當(dāng)中，蒸發(fā)水位短時(shí)間驟然下降。

電路內(nèi)的噪音干擾和脈沖信號(hào)干擾。當(dāng)更換傳感器、地溫分采、溫濕分采時(shí)，整個(gè)觀測(cè)電路內(nèi)進(jìn)行電源的開關(guān)，產(chǎn)生噪音和脈沖信號(hào)，對(duì)蒸發(fā)傳感器輸出電流信號(hào)具有一定的影響，表現(xiàn)為ISOS軟件蒸發(fā)水位出現(xiàn)野值或者水位聚變。在更換設(shè)備后穩(wěn)定3～5分鐘，蒸發(fā)傳感器輸出電流信號(hào)和IOSO軟件采集的蒸發(fā)水位恢復(fù)正常。也可在主采集器蒸發(fā)信號(hào)的輸入端或蒸發(fā)傳感器輸出端加裝扼流圈等抑制電路進(jìn)行電路內(nèi)的抑制噪音干擾，減少噪音和脈沖信號(hào)對(duì)蒸發(fā)傳感器的干擾，提高蒸發(fā)傳感器輸出電路的穩(wěn)定性。

蒸發(fā)傳感器配套使用接線盒，由于春秋季節(jié)早晚溫度變化較大，雖然接線盒使用防水膠布進(jìn)行密封，依然會(huì)在接線盒內(nèi)形成少量水汽液化現(xiàn)象，接線端易被腐蝕，導(dǎo)致蒸發(fā)傳感器輸出信號(hào)無(wú)法傳輸，ISOS軟件蒸發(fā)水位持續(xù)無(wú)變化。

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作者簡(jiǎn)介：孟凡偉，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：氣象水文。