SL3-1翻斗雨量傳感器的誤差分析及改進(jìn)措施

袁小燕，劉 洋

（1.福建省寧德市氣象局，福建 寧德 352100；2.福建省寧德市防雷中心，福建 寧德 352100）

社會(huì)公眾對(duì)氣象信息的需求越來越強(qiáng)烈，特別是農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)方面對(duì)降水信息的需求。氣象部門的區(qū)域站點(diǎn)除了多要素站外，還增加單要素站（單雨量站），以供服務(wù)需要。自動(dòng)氣象站安裝于野外無人值守的環(huán)境，并且是全自動(dòng)化運(yùn)行。其中，雨量要素常因黑蟻等昆蟲侵入，造成雨量要素?cái)?shù)據(jù)缺測、失真。采取有效的措施，減少雨量數(shù)據(jù)誤差的發(fā)生是保障部門應(yīng)盡之責(zé)。

1 SL3-1翻斗雨量傳感器的工作原理

SL3-1雨量傳感器是用于測量液態(tài)降水量的傳感器，由承水桶、上翻斗和計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗等組成。雨水經(jīng)上翻斗、計(jì)量翻斗流經(jīng)至計(jì)數(shù)翻斗。在計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)時(shí)，與它相關(guān)的磁鋼對(duì)干簧管進(jìn)行掃描。干簧管閉合，通過雨量數(shù)據(jù)線送去一個(gè)開關(guān)信號(hào)，數(shù)據(jù)采集器通過數(shù)據(jù)處理獲得累計(jì)降水量、最大降水量和降水強(qiáng)度等數(shù)據(jù)資料[1]。

2 雨量傳感器自身的誤差分析

降水量測量的準(zhǔn)確與否，不僅與傳感器的性能有關(guān)，而且還和外圍環(huán)境對(duì)翻斗雨量傳感器的影響關(guān)系密切。

在雨量傳感器的設(shè)計(jì)上，為了便于保障人員的維護(hù)維修，其機(jī)芯部分與承水桶是分離的，這就導(dǎo)致了承水桶和底座之間有空隙；雨量信號(hào)需要經(jīng)過雨量數(shù)據(jù)線穿過底座的孔洞傳至自動(dòng)氣象站的采集器供采集；雨量傳感器收集雨水后將雨水從底部的排水孔排出，故底座上設(shè)計(jì)有排水孔。然而，一些小的昆蟲比如黑蟻、蜘蛛可以通過這些孔隙輕輕松松進(jìn)入雨量傳感器的內(nèi)部，隨之出現(xiàn)蜘蛛絲纏住翻斗、尸體堵塞翻斗等情況。理想情況下翻斗翻動(dòng)應(yīng)該是很靈活的，實(shí)際上翻斗被纏住導(dǎo)致翻斗在降水時(shí)不能靈活翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生計(jì)量誤差，記錄失真；雜物進(jìn)入雨量傳感器的桶內(nèi)堆積造成漏斗出現(xiàn)堵塞情況，日積月累會(huì)造成雨量要素缺測或數(shù)值偏小[2]。

3 改進(jìn)措施

針對(duì)上述情況，制作防黑蟻入侵設(shè)備，避免影響雨量傳感器的正常運(yùn)行效率。研究的改進(jìn)措施包括三個(gè)方面：筒身與底座間的縫隙如何進(jìn)行密封、底座上雨量線的穿線口如何進(jìn)行封堵和底座上的排水孔如何制作出排水隔離網(wǎng)。

3.1 桶身與底座

承水桶和底座之間的縫隙可以采用電工膠帶進(jìn)行纏繞，進(jìn)而密封空隙。如圖1所示。

圖1 電工膠布密封傳感器

圖2 防火泥堵塞雨量數(shù)據(jù)線

3.2 數(shù)據(jù)線穿線孔

底座上連接雨量線的穿線孔可采用防火泥進(jìn)行封堵，防止黑蟻、蜘蛛等雜物進(jìn)入內(nèi)部。如圖2所示。

3.3 排水孔

底座上的排水孔是黑蟻、蜘蛛常進(jìn)入通道，加接一定長度的PPR管，同時(shí)為了達(dá)到排水順暢，可以在出水口處使用不銹鋼絲封堵隔離，這樣黑蟻、蜘蛛等昆蟲無法進(jìn)入傳感器內(nèi)部，從而達(dá)到雨量傳感器的密封條件。

圖3 排水孔輔助裝置

為有效防止昆蟲滲入，可以在雨量筒底座面上放置樟木珠防蟲藥，防止蜘蛛、螞蟻等昆蟲對(duì)傳感器造成的故障及對(duì)降水造成的誤差。

4 結(jié)語

通過對(duì)SL3-1雨量傳感器增加輔助裝置，隔離黑蟻等昆蟲進(jìn)入SL3-1雨量傳感器內(nèi)部，杜絕在雨量筒內(nèi)部筑巢等情況發(fā)生，以免堵塞管道保證暢通，避免影響雨量傳感器正常工作，保障雨量觀測要素的準(zhǔn)確度。