降水觀測規(guī)范-稱重式降水傳感器(

1、降水觀測規(guī)范稱重式降水傳感器（試行）中國氣象局綜合觀測司2011年9月前 言降水觀測規(guī)范-稱重式降水傳感器分為5章，包括：總則、結(jié)構(gòu)與原理、安裝與調(diào)試、觀測與記錄、維護(hù)與校準(zhǔn)等。編寫組依據(jù)氣象儀器和觀測方法指南、地面氣象觀測規(guī)范、稱重式降水傳感器功能規(guī)格需求書等相關(guān)技術(shù)文件，在總結(jié)稱重式降水傳感器試驗考核和京津冀地區(qū)固態(tài)降水試點觀測工作經(jīng)驗基礎(chǔ)上編寫的本規(guī)范。本規(guī)范主要適用于在地面氣象觀測場內(nèi)以稱重式降水傳感器為觀測儀器的降水觀測業(yè)務(wù)，是對現(xiàn)行地面氣象觀測規(guī)范（2003年）的必要補充。本規(guī)范由中國氣象局綜合觀測司組織編寫，關(guān)彥華、王柏林、李昌興、趙志強、馮冬霞、陳偉、劉文忠、陳靖、朱建華、趙宏

2、毅、劉光河、李志國、陽艷紅等同志參加了編寫工作。中國氣象局綜合觀測司二一一年九月目 錄前 言 . II第1章 總則 . 41.1 目的和適用范圍. 41.2 儀器布設(shè) . 41.3 時制和日界 . 51.4 傳感器要求 . 5第2章 結(jié)構(gòu)與原理 . 52.1結(jié)構(gòu) . 52.1.1承水口. 62.1.2外殼 . 62.1.3內(nèi)筒 . 62.1.4載荷元件與處理單元 . . 62.1.5底座組件. 72.1.6防風(fēng)圈. 72.2原理 . 72.3技術(shù)性能 . 8第3章 安裝與調(diào)試 . 83.1安裝高度 . 83.2線路連接 . 93.3避雷裝置 . 93.4混凝土基礎(chǔ) . 93.5調(diào)試 . 9第4

3、章 觀測與記錄 . 104.1觀測 . 104.2記錄 . 11第5章 維護(hù)與校準(zhǔn) . 115.1維護(hù) . 115.1.1日常維護(hù). 115.1.2維護(hù)要求. 125.2 校準(zhǔn) . 12第1章 總則降水觀測是地面氣象觀測的主要項目之一，它為氣象防災(zāi)減災(zāi)、天氣預(yù)報、氣候分析和科學(xué)研究提供了重要的基礎(chǔ)資料。稱重式降水傳感器實現(xiàn)了固態(tài)、液態(tài)和混合性降水的自動化觀測，能夠克服目前氣象臺站固態(tài)降水人工觀測造成的時效性差、觀測頻次低等弊端，有利于提高固態(tài)降水觀測的準(zhǔn)確性和效率，減輕觀測人員的工作量。1.1 目的和適用范圍制定稱重式降水傳感器觀測規(guī)范，有利于推進(jìn)我國固態(tài)降水觀測的自動化進(jìn)程，提升地面氣象觀測

4、能力，滿足氣象業(yè)務(wù)和服務(wù)需求。本規(guī)范適用于使用稱重式降水傳感器的冬季固態(tài)降水觀測業(yè)務(wù)，觀測工作中必須嚴(yán)格遵守。1.2 儀器布設(shè)稱重式降水傳感器應(yīng)布設(shè)在地面氣象觀測場內(nèi)，安裝位置應(yīng)符合地面氣象觀測規(guī)范中觀測場儀器布局的原則，布設(shè)位置參見圖1。若受觀測場布局限制，可根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)整。N E W 圖1 稱重式降水傳感器布設(shè)位置參考圖1.3 時制和日界觀測時制為北京時，以20時為日界。1.4 傳感器要求應(yīng)具有國務(wù)院氣象主管機構(gòu)頒發(fā)的使用許可證。第2章 結(jié)構(gòu)與原理2.1結(jié)構(gòu)稱重式降水傳感器主要由承水口、外殼、內(nèi)筒、載荷元件及處理單元、底座組件、防風(fēng)圈等部件組成。 圓周圖2 稱重式降水傳感器外觀示意圖

5、2.1.1承水口承水口形狀為內(nèi)徑200mm 的正圓，口緣呈內(nèi)直外斜刀刃形，采用銅、鋁合金或不銹鋼材料制作，以防雨滴濺失和桶口變形，保證承水口采樣面積。 2.1.2外殼外殼的外形設(shè)計呈“凸”字型，具有上部窄下部寬的特點，可起到防風(fēng)和減少蒸發(fā)的作用。傳感器外殼和基座顏色均為白色。 2.1.3內(nèi)筒內(nèi)筒用于收集降水，盛裝防凍液和抑制蒸發(fā)油。為方便清空容器內(nèi)液體，必須配有輔助排水裝置。 2.1.4載荷元件與處理單元載荷元件用于測量重量變化，處理單元對載荷元件的信號進(jìn)行采樣，并對采樣值進(jìn)行數(shù)據(jù)運算處理，計算出分鐘降水量和累計降水量，并實現(xiàn)質(zhì)量控制、記錄存儲、數(shù)據(jù)通信和傳輸?shù)裙δ堋?2.1.5底座組件底座組

6、件包括底盤、基座和法蘭盤等，可以通過選擇不同高度的基座改變承水口距離地面的高度。 2.1.6防風(fēng)圈防風(fēng)圈采用金屬材質(zhì)，表面噴涂防腐蝕、防氧化材料白色涂層，外觀及結(jié)構(gòu)見圖3。 a 、葉片正視和側(cè)視圖 b 、防風(fēng)圈俯視圖圖3 防風(fēng)圈結(jié)構(gòu)示意圖2.2原理稱重式降水傳感器的測量原理是通過對質(zhì)量變化的快速響應(yīng)測量降水量，基本結(jié)構(gòu)見圖4。稱重測量技術(shù)主要有兩種，一種是基于電阻應(yīng)變技術(shù)：敏感梁在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在它表面的電阻應(yīng)變片也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號，進(jìn)而得到降水的質(zhì)量；另一種是振弦技術(shù)：以弦絲為彈性部件，根據(jù)其所受

7、拉力與振動頻率的對應(yīng)關(guān)系，通過相應(yīng)的測量電路得到降水的質(zhì)量。 圖4 稱重式降水傳感器原理結(jié)構(gòu)框圖2.3技術(shù)性能測量性能要求見表1。表1 測量性能要求 第3章 安裝與調(diào)試3.1安裝高度稱重式降水傳感器安裝在觀測場內(nèi)混凝土基礎(chǔ)上。承水口保持水平，根據(jù)冬季地面積雪情況，承水口距地面高度一般選擇1203cm ，在北方積雪較厚的個別地區(qū)可以選擇1503cm 。防風(fēng)圈應(yīng)高于承水口約2cm 。防風(fēng)圈開口應(yīng)朝北。 3.2線路連接稱重式降水傳感器的電源線和數(shù)據(jù)線應(yīng)接到自動氣象站采集器相應(yīng)的電源和降水接線端子。為了防雷、防鼠、防水和安裝、維修方便，電源線、數(shù)據(jù)線應(yīng)穿入帶屏蔽層的線槽內(nèi)，線槽應(yīng)安置在電纜溝內(nèi)。 3.

8、3避雷裝置稱重式降水傳感器基座的接地線就近接入觀測場地網(wǎng)，接地電阻應(yīng)4。 3.4混凝土基礎(chǔ)混凝土基礎(chǔ)大小為100cm （長）100cm （寬）30cm （深），高度與地面齊平，制作時應(yīng)將固定傳感器支架的地腳螺栓預(yù)埋件一同澆筑。 3.5調(diào)試3.5.1現(xiàn)場測試設(shè)備安裝完成后，應(yīng)使用雨量標(biāo)準(zhǔn)器對傳感器進(jìn)行現(xiàn)場測試，測試方法如下：選擇晴朗的天氣進(jìn)行現(xiàn)場測試。先將數(shù)據(jù)線拔下，將其與雨量校準(zhǔn)器的數(shù)據(jù)線相接，并將雨量校準(zhǔn)器清零；采用雨量校準(zhǔn)專用量杯量取10mm 水量，緩慢倒入內(nèi)筒，模擬雨強為24mm/min。每次現(xiàn)場測試重復(fù)進(jìn)行3次，并分別進(jìn)行誤差計算。3.5.2添加防凍液和抑制蒸發(fā)油防凍液添加量參考防凍液

9、配比表（見表2）。抑制蒸發(fā)油應(yīng)采用航空液壓油，加入量應(yīng)能完全覆蓋液面。表2 防凍液添加量配比表（內(nèi)筒為400mm 降水量的容積） 備注：甲醇是易燃、有毒、刺激性氣味的危險品，乙烯乙二醇和航空液壓油亦為化學(xué)制劑，必須嚴(yán)格按其安全注意事項，規(guī)范使用和保存。第4章 觀測與記錄4.1觀測1各省（區(qū)、市）氣象局觀測業(yè)務(wù)主管機構(gòu)，應(yīng)根據(jù)本省降雪出現(xiàn)的平均時間和分布情況，統(tǒng)一要求提前啟用稱重式降水傳感器，同時停止翻斗雨量傳感器。2啟用前，應(yīng)進(jìn)行安裝調(diào)試、現(xiàn)場測試（方法見3.2和3.5），測試結(jié)果應(yīng)在當(dāng)日觀測記錄備注欄中備注。測試合格 后，應(yīng)按照 3.5.2 要求添加相應(yīng)的防凍液和抑制蒸發(fā)油。 3在稱重式降水

10、傳感器停用期間，應(yīng)將內(nèi)筒清空，清潔 后加蓋。 4.2 記錄 稱重式降水傳感器接入現(xiàn)行自動氣象站時使用脈沖輸出， 觀測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式和記錄處理方法同翻斗雨量傳感器。 降水過程中，伴隨有沙塵、樹葉等雜物時，按正常降水記 錄處理；液態(tài)降水溢出或固態(tài)降水堆至口沿以上,或降水過程中 取水，則該時段降水按缺測處理。 無降水時，沙塵、樹葉等雜物或偶然跳變造成的降水?dāng)?shù) 據(jù)，應(yīng)及時刪除。 維護(hù)與 第 5 章 維護(hù)與計量 5.1 維護(hù) 5.1.1 日常維護(hù) 值班人員應(yīng)嚴(yán)格按照地面氣象觀測規(guī)范要求，按時巡 視、檢查和維護(hù)設(shè)備、場地及電源供電情況等。 1每日檢查內(nèi)筒內(nèi)液面高度和供電情況。 2每日定時進(jìn)行儀器小清潔，口沿以外的積雪、沙塵等 雜物應(yīng)及時清除，如遇有盛水口沿被積雪覆蓋，應(yīng)及時將口沿 11 積雪掃入桶內(nèi)，口沿以外的積雪及時清除。 3每周檢查承水口水平、高度情況。 4每次較大降水過程后及時檢查，防止溢出。 5降水過程中注意分析判斷降水量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，如有 疑問，應(yīng)及時進(jìn)行現(xiàn)場測試。 6每月檢查防雷接地情況。 7預(yù)計將有沙塵天氣但無降水，應(yīng)及時將桶口加蓋；沙 塵天氣結(jié)束后及時取蓋。 8、降水過程中，因降水量較大可能超過量程時，應(yīng)在降 水間歇期及時排水。 5.1.2 維護(hù)要求 1當(dāng)內(nèi)筒內(nèi)的液體較多或雜物過多時，應(yīng)清空，然后添 加相應(yīng)的防凍液和蒸發(fā)抑制油（要求同 4.1）。 2當(dāng)內(nèi)筒內(nèi)的防凍液和蒸發(fā)抑