避开风力等干扰精准标校和维护翻斗雨量传感器的对策

易恒　易建平　刘畅

摘   要：翻斗雨量传感器使用一段时间后，由于机械磨损和降水中杂物在翻斗内的粘附等影响，会出现测量精度下降的情况。因此，须适时对雨量传感器进行标校。而在标校时，常常会有风，多次标校发现风的干扰会对标校精度产生影响。本文介绍如何避开风等干扰标校和维护翻斗雨量传感器及排除昆虫、树叶等异物扰乱防止数据缺测的对策。

关键词：翻斗雨量传感器  风力  标校  偏差值  精度

中图分类号：P414.9                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）07（a）-0124-02

降水观测是地面气象观测项目之一，对于气象探测、天气预报、科学研究等方面作用巨大。目前自动气象站、区域气象站已普遍使用SL3-1型双翻斗式雨量传感器和SL2-1型雨量传感器来测量降水。这些传感器主要测量降水量的连续变化，用于累计降水量和获取最大降水等。由于传感器固定安装在观测场，标校也需就地进行。而标校时可能会遇到一定的风，根据长期的标校经验来看，出现一定风力会对标校精度产生影响。因此，本文讨论如何避开风力的干扰对传感器进行标校。第二，在昆虫较多的台站，为防止昆虫钻入传感器内部堵塞节流管等，本文讲述了有效的应对措施。第三，平时加强巡视、清洁等维护工作。这样，既保证测量精度，又减少数据缺测。

1  翻斗雨量传感器的组成

以SL3-1型翻斗雨量传感器为例，该雨量传感器主要由承水器（口径为20cm）、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、计数翻斗和干簧管等組成。

2  做好翻斗雨量传感器的清洗和精准标校工作

2.1 翻斗雨量传感器的清洗

翻斗雨量传感器使用一段时间后，由于降水中杂物等在翻斗中的粘附作用，降水时计量翻斗每斗承受的雨量一般会偏少，另外，斗壁可能受污染，与降水接触时会处于非浸润状态，导致斗内残存水量不稳定。因此，标校时需要清洗传感器。标校一般选择在风小无雨天气下进行，取下传感器外筒，将二芯信号电缆线一个接头从接线柱拧下，用胶布包好，以防短接而使采集器感应到降水。准备清水、镊子、脱脂棉、洗洁精等，擦洗、导洗漏斗、翻斗（尤其直角处污垢须擦干净）等几遍。检查承水器过滤网有污垢时，应拧下螺帽，取出过滤网，用水冲洗干净再拧上。为保证翻斗翻转灵活，至少每年用清水清洗翻斗轴颈和宝石轴承孔。

2.2 翻斗雨量传感器敞开标校（风吹向翻斗等部位）与围闭标校的选择

2.2.1 敞开标校与围闭标校的精度比较

由于翻斗频繁翻转导致翻斗塑料触杆等微微磨损，翻斗清洗干净后标校时偏差值（100-计数值）一般会增大，故1～2个月应重新标校。清洗完成，首先进行围闭标校，简捷工具可用雨量器之承水器（拧下漏斗）作为防风圈围在上翻斗及以下周围，以减小风力对翻斗的干扰，将计数与计量翻斗倾于同一侧，用专用量杯量取10.0mm清水按1mm/min和4mm/min的降水强度注入到上漏斗，分别计算上翻斗、计量翻斗的翻动次数，要保证上翻斗的翻动次数少于计量翻斗的翻动次数，通过试验，上翻斗为85次左右的翻转次数（不满足要求，则调整上翻斗两边的定位调节螺钉），则在大小雨强下测量降水量，其测量中的降水损失少，测量值准确，第二要保证计量翻斗与计数翻斗翻动同步，以避免翻转误差，如果不能同步翻转，可用脱脂棉蘸上清水擦洗轴承，无效的话，需更换相关配合部件。然后再按上述方法量10.0mm清水按1.0mm/min的降水强度注入到上漏斗，计算计数翻斗翻转的次数，做2～3次，看其计数平均值是否为100，否则应调整计量翻斗的两个定位调节螺钉，直到计数值为100为止;再按上述方法量10.0mm清水按4.0mm/min的降水强度注入到上漏斗，计算计数翻斗翻转的次数，做2～3次，看其计数平均值是否在100±4之内;大、小雨强标校无误且偏差值在允许范围内则标校结束。然后，提出防风圈进行标校（即敞开式标校）：在约6级风力（风向与翻斗相交、平行、垂直试验）下敞开标校时，量取10.0mm清水从漏斗中以1mm/min的流速缓慢倒入，2次计数平均值为95次，另以4mm/min的流速缓慢倒入时，2次计数平均值为93次;另外日子在约3级风力下首先围闭中标校好，再敞开标校时，量取10.0mm清水按小雨强度标校，2次计数平均值为96次，以大雨强度缓慢倒入时，2次计数平均值变为94次;在2级或以下风力下首先在围闭中标校好，再敞开标校时，量取10.0mm清水按小雨强度标校，2次计数平均值为100次，以大雨强度缓慢倒入时，2次计数平均值99次。说明遇到3级或以上风力时，敞开标校时，风级越大，标校时偏差值越大，而围闭起来用两种雨强标校，偏差值最小。

2.2.2 翻斗雨量传感器围闭（静态）标校的必要性分析

敞开标校受风力干扰，降水时每斗盛装水量不匀，翻斗内水的流失增多，故会造成标校偏差值偏大。实际翻斗雨量传感器内部空气始终处于相对平静状态，有降水量时翻斗翻转稳定，每斗水量基本固定，故在标校时也要让所有翻斗处于空气相对静止的环境中（围闭标校）。

3  防止数据缺测应采取的措施

3.1 对传感器底座加装围蔽圈，防止昆虫钻入，减少数据缺测

为防止昆虫从传感器底座钻入堵塞翻斗排水孔等，可剪一条长稍长于外筒周长2cm、宽刚好遮住底座缝隙的不锈钢薄片，经手工处理，箍住传感器下部的空隙（仅留一丝缝隙排水），或者用细筛网蒙住传感器整个底部。

3.2 加装防冻设施，减少数据缺测

在区域气象站，最好给承水器安装温控加热设备，使承水口的固态降水尽快融化为液态，以减少采集雨量的滞后性和数据缺测。

3.3 加强巡视、清洁、检查等维护工作，减少数据缺测

平时为防止承水器积水和堵塞节流管等，应及时清除承水器内的昆虫、树叶等，在上漏斗中水平放置圆形筛网。一旦雨量比对程序报警，提示某站雨量偏少，则开启“维护”，拆下外筒拧下一个接头用绝缘胶布包好，检查节流管、排水孔是否被堵塞，如果被堵，应用细金属丝将其捅出。若为计数翻斗翻动一次，而雨量记录出现多记或漏记时，则用万用表检测干簧管、二芯电缆等是否正常，当翻斗处于水平位置时，磁钢与干簧管的距离在0.8～1.5mm，如果确定为距离不当引起降水异常，应调整干簧管与磁钢的距离，如仍存在多发或漏发信号的现象，则干簧管已经损坏或性能不良，需换干簧管;无雨量数据若检查为电缆与传感器连接处接触不良所致，则用细砂布擦去锈迹再用螺母拧紧。故障排除调试雨量正常后装上外筒，结束“维护”，对雨量记录进行处理。

4  结语

翻斗雨量传感器清洗、标校工作，除了严格按照要求操作外，还需要避开风力对标校的影响。为保证标校精度，应尽量选择在风力小于3级无雨的天气进行标校。即便在风力达3级或以上时标校翻斗雨量传感器，也必须围上防风圈进行标校。另外，在昆虫多的台站，应用不锈钢薄片或细筛网封住传感器底部阻止昆虫钻入内部。

参考文献

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