自动站传感器原理剖析Word文档下载推荐.docx
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传感器的连接电缆要连接、固定牢靠。
维护方法:
应经常保持清洁、干燥。
观测前巡视设备和仪器时,如发现传感器上有灰尘或水,须立即用干净的软布轻轻拭去。
测量原理:
采用四线测量法
温度是表示物体冷热程度的物理量,微观上它反映了物体内部分子热运动的激烈程度或平均动能的大小。
目前温度传感器通常采用标准4线制铂电阻测温。
测量原理是利用铂导体电阻值随温度升高而增加的特性,具体测量方法如下:
测U0、U1值即可求得Rt:
Rt=R0*U0/U1
铂电阻计算公式:
Rt=R0*(1+At+Bt2)
换算出温度计算公式:
T=A+B*Rt+C*Rt2
A、B、C为常数。
T为温度(℃),R0为标准电阻值100W
(三)湿敏电容湿度传感器
湿敏电容湿度传感器是用有机高分子膜作介质的一种小型电容器。
湿敏电容器上电极是一层多孔金膜,能透过水汽;
下电极为一对刀状或梳状电极,引线由下电极引出。
基板是玻璃。
整个感应器是由两个小电容器串联组成。
安装与维护:
湿敏电容传感器应安装在百叶箱内,传感器的中心点离地面1.50m。
湿敏电容传感器的头部有保护滤膜,防止感应元件被尘埃污染。
每月应拆开传感器头部网罩进行清洁;
若污染严重应更换新的滤膜。
禁止手触摸湿敏电容,以免影响正常感应。
结构图:
(四)风杯风速传感器
风向感应器为单翼风标。
当风标转动时,带动格雷码盘(常用七位,分辨率为2.8°
),按照码盘切槽的设计,码盘每转动2.8°
,光电管组就会产生新的七位并行格雷码输出。
风速传感器采用三杯式感应器,风杯由碳纤维增强塑料制成。
工作原理:
当风杯转动时,带动同轴的磁棒旋转,在霍尔集成电路中感应出与风速成正比的脉冲信号,经计数器处理后,输出实际风速值。
维护:
经常观察风杯和风向标转动是否灵活、平稳。
发现异常时,换用备份传感器。
每年定期维护一次风传感器,清洗风传感器轴承;
检查、校准风向标指北方位。
(五)双翻斗雨量传感器
原理和工作过程:
双翻斗雨量传感器装在室外,主要由承水器(常用口径为20cm,表面积为314cm2)、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、计数翻斗和干簧管等组成。
承雨器收集的降水通过漏斗进入上翻斗,当雨水积到一定量时,由于水本身重力作用使上翻斗翻转,水进入汇集漏斗。
降水从汇集漏斗的节流管注入计量翻斗时,就把不同强度的自然降水,调节为比较均匀的降水强度,以减少由于降水强度不同所造成的测量误差。
当计量翻斗承受的降水量为0.1mm时(也有的为0.5mm或1mm翻斗),计量翻斗把降水倾倒到计数翻斗,使计数翻斗翻转一次。
计数翻斗在翻转时,与它相关的磁钢对干簧管扫描一次。
干簧管因磁化而瞬间闭合一次。
这样,降水量每次达到0.1mm时,就送出去一个开关信号,采集器就自动采集存储0.1mm降水量。
安装与检查:
先将承水器外筒安在观测场内,底盘用三个螺钉固定在混凝土底座或木桩上,要求安装牢固、器口水平。
安装完毕,将清水徐徐注入感应器漏斗,随时观察计数翻斗翻动过程,有无不发信号或多发信号现象。
检查室内仪器上是否采集到数据。
最后注入定量水,如无不发信号或多发信号的现象,且室内仪器的数据与注入水量相符合,说明仪器正常,否则须检修调节。
调整与维护:
调整:
新仪器(包括冬季停用后重新使用或调换新翻斗)工作一个月后的第一次大雨,应作精度对比,即将自身排水量与计数、记录值相比。
如发现差值超过±
4%时,应首先检查记录器工作是否正常,计数与记录值是否相符,干簧管有无漏发或多发信号现象。
如确是由于仪器的基点位置不正确所造成时,应作基点调整。
调整方法:
旋动计量翻斗的两个定位螺钉。
将一个定位螺钉旋动一圈,其差值改变量为3%左右;
如两个定位螺钉都往外或往里旋动一圈,其差值改变量为6%左右。
如差值是负2%时,可将其中的一个定位螺钉往外旋动2/3圈。
如差值是正6%时,可将两个定位螺钉都往里旋动一圈。
为使调节位置准确,在松开定位螺帽前,需在定位螺钉上作位置记号。
调节好后,需拧紧定位螺帽。
每一次降水过程将计数值与自身排水总量比较,如多次发现10mm以上降水量的差值超过±
4%,则应及时进行检查。
必要时应调节基点位置。
定期检查:
仪器每月至少定期检查一次,清除过滤网上的尘沙、小虫等以免堵塞管道,特别要注意保持节流管的畅通。
无雨或少雨的季节,可将承水器口加盖,但注意在降水前及时打开。
翻斗内壁禁止用手或其它物体抹试,以免沾上油污
(六)SL2—1型雨量传感器
SL2—1型雨量传感器是引进德国先进技术制造的用于测量地面降水的仪器。
该产品测量精度高,使用不锈钢材料,坚固耐用。
并能通过电缆直接与自动气象站连接,实现了计算机自动控制,填补了我国单翻斗传感器的空白,适合我国自动气象站使用。
SL2—1型雨量传感器的结构为遥测单翻斗型式,雨水通过一个表面积为200cm2的接收器(我们用雨量杯以10毫米水倒入测量时,它测算的数据应该是15.7左右),再通过一个过滤斗流入翻斗里,翻斗的每次翻转通过干簧管转换成脉冲信号,传输到采集系统。
(七)蒸发传感器
蒸发自动观测的原理:
采用的超声波液面蒸发传感器所测量到的信号是“水位高度”值,
(1)对于实时数据,每分钟获得一个“蒸发水位”,然后减去前一分钟的“蒸发水位”取绝对值,得到本分钟的“蒸发量”。
(2)对于定时数据,每个正点获得一个“蒸发水位”,然后减去前一时次的“蒸发水位”取绝对值,得到本时次的“蒸发量”。
1、超声波蒸发传感器和不锈钢圆筒架放在蒸发皿中,用三个调整螺钉将底盘平面调到水平状态。
2、蒸发皿内注入水,使水面达到超声波传感器高水位刻度线处。
超声波传感器工作在两个水位刻度线之间。
(八)TBQ-2-B总辐射传感器
仪器用途:
TBQ-2-B全波段总辐射传感器可用来测量光谱范围为0.3~3μm太阳总辐射,如感应面向下可测量反射辐射,也可用来测量入射到斜面上的太阳辐射,如加遮光环可测量散射辐射。
工作原理和构造:
总辐射传感器利用热电效应原理,感应元件采用绕线电镀式多接点热电堆,其表面涂有高吸收率的黑色涂层。
热接点在感应面上,而冷结点则位于机体内,冷热接点产生温差电势。
在线性范围内,输出信号与太阳辐照度成正比。
为减小温度的影响则配有温度补偿线路,为了防止环境对其性能的影响,采用经过精密的光学冷加工磨制而成的两层石英玻璃罩。
技术参数:
灵敏度:
7~14μV/W/㎡
响应时间:
≤30秒(99%)
内阻:
约350Ω
稳定性:
±
2%
非线性:
重量:
2.5Kg
温度特性:
2%(-20℃~+40℃)
余弦响应:
≤±
5%(太阳高度角10°
时)
安装使用:
总辐射传感器应安装在四周空旷,感应面以上没有任何障碍物的地方。
然后,调整好水平位置,将其牢牢固定,再将总辐射表输出电缆与记录器相连接,即可观测。
最好将电缆牢固地固定在安装架上,以减少断裂或在有风天发生间歇中断现象。
玻璃罩应保持清洁,经常用软布或毛皮擦净。
玻璃罩不准拆卸或松动,以免影响测量精度。
罩内防止结水,应定期更换干燥剂。
(九)TBS-2-B直接辐射传感器
TBS-2-B直接辐射传感器用于测量光谱范围为0.27-3.2μm的太阳直辐射量。
当太阳直辐射量超过120W/m2时和日照时数记录仪连接,也可直接测量日照时数。
直接辐射传感器构造如图所示,主要由光筒和自动跟踪装置组成。
光筒内部是由光栏、内筒、热电堆(感应面)、干燥剂筒等组成。
感应部件是采用绕线电镀式多接点热电堆,其表面涂有高吸收率的黑色涂层。
热接点在感应面上,冷结点位于机体内,在线性范围内产生的温差电势与太阳直接辐照度成正比。
自动跟踪装置是由底板、纬度架、电机等组成。
电机是动力源,用户可根据要求选择直流电机或交流电机作为动力源。
直接辐射传感器的跟踪精度与安装和细心的调整有密切关系,有关详细说明请参考产品说明书。
7—14μV/W/㎡
≤25秒(99%)
约100Ω
跟踪精度:
24小时小于±
1°
±
1%
5Kg
电源电压:
DC6~9V±
15%、AC220V±
10%
工作环境温度:
-50℃~+50℃
相对湿度:
0~100%RH
直接辐射传感器即可作为传感器连接自动站使用,又可配跟踪器和记录仪作为独立仪表使用。
直接辐射传感器的安置地方要保证在所有季节和时间内(从日出至日落)太阳直射光不受任何障碍物影响。
如有障碍物在日出日落方向,其高度角不得超过5°
,同时要尽量避开烟、雾等大气污染严重的地方,通常可以与其它辐射表一起安在观测场内。
如果条件不具备,也可安在房顶的平台上。
1、直接辐射传感器的跟踪精度与仪器的安装是否正确关系极为密切。
2、直接辐射传感器安装必须调好纬度角、对正南北向、调水平、对太阳倾角和时间
(十)FNP-1净辐射传感器
FNP-1净辐射传感器可以用来测量太阳辐射及地面辐射的净差值。
它的测量范围为0.27~3μm的短波辐射和3~50μm的地球辐射.
净辐射传感器的工作原理为热电效应,感应部分是由康铜镀铜组成的热电堆,热电堆的外面紧贴着涂有无光黑漆的上下两个感应面,由于上下感应面吸收辐照度不同,因此热电堆两端产生温差,其输出电动势与感应面黑体所吸收的辐照度差值成正比。
为了防止风的影响及保护感应面,该表装有既能透过长波辐射、又能透过短波辐射的聚乙烯薄膜罩
7~14μV/W/㎡
约150Ω
时间响应:
不大于1分钟(99%)
感应面一致性:
15%
使用环境温度:
精度:
5%
0.5Kg
0~100%RH
净辐射传感器可安装在专用台柱上,也可临时装在三角架上,如果安装在台柱上,用两个夹子将表体固定牢固,使感应面离地高度为1.5米,使水平泡处在水平位置,拧紧夹子。
净辐射传感器的输出电缆线连接到记录仪的输出端即可测量。
1、聚乙烯薄膜罩应保持清洁并定期更换。
2、罩内防止结水,应定期更换干燥剂
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