DSC2型称重式降水传感器几个典型故障处理

2021-12-24张晓磊

内蒙古科技与经济 2021年21期

张晓磊

(兴安盟气象局，内蒙古乌兰浩特 137400)

DSC2型称重式降水传感器(以下简称DSC2传感器)是实现降水自动化观测的智能传感器，可自动观测固态、液态和混合性降水。目前内蒙古地区冬季的降水观测任务大部分由DSC2型称重式降水传感器承担，笔者对多年来DSC2传感器在业务中出现的一些异常问题进行整理，挑选出几个典型故障进行分析，以期为设备保障人员提供一定的参考价值。

1 DSC2传感器原理与结构

DSC2型称重式降水传感器是基于载荷测量技术原理设计，监测质量变化测量降水量,由称重单元(载荷元件和信号变换电路组成)、数据处理单元(称重分采)、外围组件等构成。载荷元件由3只振弦组成，测量技术采用振弦技术，弦丝为弹性元件，其输出的频率与重量对应响应关系。信号变换电路将3只振弦的信号进行处理，由微弱且不规则的信号转换为0～5V的方波频率信号，并输入数据处理单元[1]。数据处理单元测出称重单元传送的频率量f，根据质量与振动频率的对应关系，使用以下计算公式即可计算得到集水桶内的降水量。

P=A(f-f0)+B(f-f0)2

(1)

其中：P为降水量；A、B为常数；f0为空集水桶时传感器输出的频率；f为称重单元输出频率。

在连续测量时，用本次测得的降水量减去前次测得的降水量即可得到两次测量间隔的实际降水量。

目前数据处理单元进行处理后主要以两种方式输出，一种是RS232形式，另一种是雨量脉冲信号形式，其中雨量脉冲信号经过固态降水转换器变换为类似翻斗雨量计的通断信号。

2 典型故障

2.1 供电系统故障

供电系统故障是常见故障之一，DSC2传感器出现数据异常时首先排除供电系统故障。直接查看称重分采的指示灯是否常亮，如果不亮，依据供电系统连接图(见图1)，依次从交流、蓄电池、开关电源、固态降水转换器、直流开关、保险丝、采集器及RS485端口检查诊断故障。

图1 DSC2传感器供电系统连接

故障一：降水异常表现为晚上降水缺测或无异常到白天降水量异常增多，由于故障时间持续发生在夜晚不易发现或检查。通过称重分采的调试串口连接计算机，发送指令获取称重分采的历史数据。命令为：“DMPR+空格+开始时间+空格+结束时间”，例如：“DMPR 2020-11-10 20∶04 2020-11-11 10∶05”。发现：返回数据分析采集器的供电电压随着气温的不断变冷后逐渐降低，载荷元件的3只振弦频率逐渐消失，到白天气温升高后供电电压逐渐升高而振弦频率不断增加而产生异常降水量。这种现象产生的原因是供电系统的故障，依据供电系统结构，依次检查发现蓄电池运行多年后内阻增大，当气温降低时充不进去电造成的，更换新蓄电池可解决故障。

故障二：无降水现象传感器却显示产生降水。对供电系统各部件检查，固态降水转换器稳压功能故障，供电电压的较大幅度变动导致振弦的频率波动后形成降水生成[2]，更换固态降水转换器，故障解决。

2.2 称重分采RS232接口故障

称重分采的输出接口为RS232，与自动站主采集器的RS232-2接口通过线缆交叉直连通讯,见图2。由于台站防雷接地电阻高或未接地的原因，雷击后出现称重分采RS232通道故障引起的数据异常，依次对外观检查发现称重分采的指示灯正常闪烁、计算机与称重分采的调试串口连接时发送命令可返回响应数据。但是将RS232接口与电脑直连，通过串口调试软件向采集器发送调试命令后，无数据返回，确定采集器RS232通道故障，需更换称重分采。采集器更换后，需要设置振弦传感器的参数。根据随机带的校准卡(位于振弦式传感器铭牌)中的系数重新设置f0、A、B、V、Pmin、Pmax等参数，命令为“SETRAINCAL！”。设置格式为：发送“SETRAINCAL+频率通道1+各个参数(用空格分割)+！(结束符)”。例如：“SETRAINCAL0 1054.2 0.0165411 0.00000916413 0.01 0.01 0.05!”，仅设置频率通道1完毕，系统的返回值仍是显示3个通道的，需要再次设置频率通道2、通道3，对应的命令是“SETRAINCAL1 …”“SETRAINCAL2 …”，然后用查看命令“GETRAINCAL!”，检查参数是否正确即可

图2 称重分采与自动站主采集器连接

2.3 振弦故障

DSC2传感器采用3根振弦同时测量，称重分采采集测量信号并进行质控。当单根振弦出现故障后，一般表现为DSC2传感器对0.5mm以下的降雪测量不出来或者首个分钟降水出现时间明显滞后，而且首个分钟降水量基本为0.5mm或0.6mm。当1个以上振弦出现故障后，一般表现为数据异常或缺测。

判定振弦是否故障先确保振弦的供电正常，可用万用表测量判断，正常时每个信号变换器同侧“B、C”端电压为12V左右，“A、B”两端电压为5V左右。测量信号转换器的“V、B”端电压正常工作时是否为 2.5V 左右，再用20kHz的频率测量挡分别测试3路信号的“V、B”端，3路频率信号频率是否差不多，若是则振弦正常，否则需要更换振弦。振弦更换后要相应地在称重分采内重新设置参数，换成新振弦的参数。