自动站传感器原理Word下载.docx

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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