称重式雨量计与翻斗式雨量计同时挂接方法

王玉红

摘要 介绍了称重式雨量计和翻斗式雨量计的组成构造及探测降水的原理，分析不同雨量传感器产生误差的原因，并阐述了不同雨量计挂接的方法，以期为降水的准确观测提供技术参考。

关键词 称重式雨量计；翻斗式雨量计；构造；观测原理；挂接

中图分类号 P414.9+5 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2017）03-0210-01

气象台站对降水的观测经历了人工测量到虹吸式雨量传感器测量直到现在使用翻斗式雨量传感器和称重式雨量传感器来探测降水量，数次的仪器变革更新实现了降水量观测的连续化和精准度，还减轻了台站人员的工作量。目前，各台站普遍使用翻斗式雨量传感器测量液态降水，用称重式雨量传感器来测量固态降水，翻斗式雨量计翻斗不能承接固态降水，称重式雨量传感器可以监控冬季固态和固液混合性降水以及春夏强对流冰雹所产生的降水量[1-3]；夏季用翻斗式雨量计来测量降水量，当翻斗式雨量计发生桶口有异物堵塞或翻斗不灵活以及雨势较强翻斗来不及翻转等情况时易造成数据失真或缺失，而称重式雨量计可以弥补这些，用翻斗式雨量计与称重式雨量计同时挂接便可避免夏季降水的缺测。本文讲述称重雨量计和翻斗式雨量计同步挂接方法和数据采集程序的设置方法。

1 2种雨量计构造及探测降水原理

1.1 翻斗式雨量计的组成

翻斗式雨量计主要由承水器、上翻斗、计量翻斗和计数翻斗组成。感应器用二芯电缆与采集器连接，输出干簧管信号。雨水降落时，先收集在承水器经过上翻斗和进水阀，进入计量翻斗使不同强度的自然降水转换成比较均匀的降水强度，以减少降水强度不同而造成的降水误差，当计量翻斗承受的降水量达到0.1 mm时，计量翻斗会把该降水倾倒到计数翻斗内，计数翻斗会翻转1次，当计数翻斗翻转时与它相连接的磁钢对干簧管做一次扫描，干簧管会因磁化而瞬间闭合1次，这样每当降水量累计至0.1 mm时干簧管就从电缆向计算机发送1个信号，计算机收到信号进行计数并进行数据处理而获得累计的降水量数值以及降水时数和降水强度值，实现降水量的持续观测。

1.2 称重式雨量计的组成

称重式雨量计是由承水器、集水桶、传感器、支架和挡风圈组成，使用电子称重原理，由一个大容量的高稳定载荷元件以及内桶构成，载荷元件通过感应重量的变化来测量固体降水。当有固态降水时，先汇集到集水桶，集水桶中的防冻液会融化固态降水成液态，位于集水桶下方的支撑盘上有3个独立的弦振传感器，在连续观测中通过探测2次测量间隔间的重量变化给出一个频率为0～5 V的方波信号，称重单元通过温度补偿、数字滤波等技术由电缆发送到采集器进行测量计算得到降水量。

2 不同雨量传感器误差原因

理想情况下，翻斗翻动是很灵活的，但实际上由于轉轴的摩擦加上漏斗沾水或泥沙、昆虫等都会影响翻斗的翻转；大雨时由于翻斗的惯性使得翻斗来不及翻转将一部分雨量流失，也使测量的降水量有很大的误差，甚至记录失真；虽然翻斗的分辨率很高（0.1 mm），翻转一次误差很小，但一次降水过程中因翻转次数多而累积起来的误差也很大；此外，传感器上的部件受外界干扰而产生无降水也有信号的现象，或筒口有异物堵塞时产生有降水而无信号的现象都是翻斗式雨量计存在的问题。称重式雨量计较翻斗式雨量计有一定的优势，能承接固态降水和混合降水；抗干扰能力也较翻斗式雨量计强，翻斗式雨量计重量轻、离地近，容易被振动而产生野值，称重式只需要防止电磁干扰；但称重式降水器在发生降水时降水器口缘及内壁容易黏附引起滞后，通常固态降水越强会使误差越大；另外，称重式雨量计外部无网膜隔离，内部也无过滤网，会使得掉落的杂物也计入降水量而产生偏差或野值，且其口缘较高不容易被发现和清理[4]。将两者同时使用可以互相补偿，减少测量误差和缺失。

3 挂接前接线方法

将配发的信号线提前穿入地沟线管中，在做线路连接前，为不影响正点数据采集而重新开启采集器务必要关掉采集箱中的交直流电源。

称重式雨量计端接线方法：将原RS232口的接线拔下，将新线按从右到左红黄白顺序接入传感器插孔（绿色线为空，黑色线接地）。

采集箱端接线方法：将原GPS口的接线拔下，将新线按从左到右红黄白色的顺序接入采集器插孔（绿色线为空，黑色接地）。

4 程序更新及挂接参数设置

拔下采集器的CF卡（拔前务必断开电源），用读卡器将CF卡（拔前断开电源）连接电脑，提前备份源程序（为出现问题时恢复采集用），将升级程序（文件名为tyjt1000）复制到CF并将CF卡插回采集器后接通电源。

打开新型自动站采集软件（SMO）在菜单栏点选设备管理—维护终端依次输入以下命令：

返回“T”，说明设置成功。设置完成后，重启采集器使设置生效。打开新型自动站采集软件（SMO）菜单栏选参数设置—观测项目挂接设置—勾选称重降水传感器，然后保存设置。打开新型自动站业务软件（MOI）菜单栏的台站参数设置，把翻斗式雨量和称重式降水都设为自动。在业务运行时在参数设置—基本参数、观测项目下选择需要的数据源并保存。

5 挂接后测试

用量杯量取3 mm左右干净水缓慢倒入称重传感器内，等约5 min后，传感器检测到有降水会有降水量输出。打开新型自动站采集软件（SMO）—实时观测—新型自动站—常规要素每日逐分钟数据表。当分钟降水量、小时累计降水量显示数据与人工加入的降水量相等时说明设置成功。

6 结语

挂接完成后要对日分钟数据和正点数据密切监视，确保不出现缺测记录。称重式雨量计和翻斗式雨量计同时挂接使用，提高了降水观测的精确度，保证数据连续不缺失，使气象预报数据更精细、更准确。

7 参考文献

[1] 胡玉峰.自动气象站原理与测量方法[M].北京：气象出版社，2004.

[2] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003.

[3] DSC3称重式降水传感器用户手册[Z].天津：天津华云天仪特种气象探测技术有限公司，2014.

[4] 刘军，赵青义，魏运芳，等.雨量传感器检定/校准装置对比与探讨[J].气象水文海洋仪器，2014（1）：23-25.