dsc1型称重式降水传感器工作原理及维护维修

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1、DSC1型称重式降水传感器工作原理及维护维修刘冬冬，王海龙，马晓璐（垦利县气象局，山东垦利257500）摘要：DSC1型称重式降水传感器实现了固态、液态和混合性降水的自动化观测，较全面的、连续的反映了冰雪过程的变化情况，使观测结果客观化、观测资料连续化，有利于提高固态降水观测的准确性和效率，进一步提高了观测质量和观测效率。为了使业务人员对称重式降水传感器有较全面的认识，本文介绍了DSC1称重式降水传感器的工作原理、性能参数和维护维修方法，为今后台站应用称重式降水传感器奠定基础。关键词：称重式降水传感器；工作原理；性能；维护维修引言降水观测是地面气象观测的主要

2、项目之一，它为气象防灾减灾、天气预报、气候分析和科学研究提供了重要的基础资料。目前我国气象部门对固态降水以人工观测为主，存在时效性差、时空密度不足等诸多弊端，不能全面、连续反映冰雪过程的变化情况。称重式降水传感器实现了固态、液态和混合性降水的自动化观测，能够克服目前气象台站固态降水人工观测造成的时效性差、观测频次低等弊端，使观测结果客观化、观测资料连续化，有利于提高固态降水观测的准确性和效率，减轻观测人员的工作量，进一步提高观测质量和观测效率，为公众提供更多有价值的气象信息和观测产品。目前，称重式降水传感器已开始在部分台站运行。1基本工作原理1.1简介DSC

3、1型称重式降水传感器基于单点测压原理设计，由硬件和处理软件组成。其硬件可分成称重单元（称重传感器）、处理单元和外围组件，既可以输出开关信号替换或模拟翻斗雨量传感器接入现有的各种自动气象站中，也可以作为智能传感器直接挂接在新型自动气象站上。DSC1型称重式降水传感器原理结构图见图1。图1：DSC1型称重式降水传感器原理结构图1.2称重单元称重单元（称重传感器）按转换方法分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阻应变式等8类，以电阻应变式使用最广。DSC1型称重式降水传感器的称重单元是电阻应变式的。称重单元的工作原理：载荷元件（弹性

4、元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。　1.2.1电阻应变片电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。它的一个重要参数是灵敏系数K:K=1+2μ+（Δρ/ρ）/（ΔL/L）(1)(1)式中各变量的涵义：μ：材料横向效应泊松系数Δρ/ρ：电阻变化率

5、（电阻相对变化）ΔL/L：电阻丝伸长率（长度相对变化）灵敏度系数K值的大小是由制作金属电阻丝材料的性质决定的一个常数，它和应变片的形状、尺寸大小无关，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之间，K值没有量纲。1.2.2弹性体弹性体是一个有特殊形状的结构件。它的功能有两个，首先是它承受称重传感器所受的外力，对外力产生反作用力，达到相对静平衡；其次，它要产生一个高品质的应变场（区），使粘贴在此区的电阻应变片比较理想的完成应变电信号的转换任务。1.2.3检测电路　　检测电路的功能是把电阻应变片的电阻变化转变为电压输出。因为惠斯登电桥具有很多优点，如可以抑制温度变化的

6、影响，可以抑制侧向力干扰，可以比较方便的解决称重传感器的补偿问题等，所以惠斯登电桥在称重传感器中得到了广泛的应用。全桥式等臂电桥的灵敏度最高，各臂参数一致，各种干扰的影响容易相互抵销，所以称重传感器均采用全桥式等臂电桥。1.3处理单元DSC1型称重式降水传感器处理单元由中央处理器、时钟电路、数据存储器、信号继电器、RS-232驱动器等部分构成。其主要功能是对称重单元的信号进行采样，并对采样值进行数据运算处理，计算出分钟降水量和累计降水量，并实现质量控制、记录存储，实现数据通信和传输。处理单元既能输出雨量开关信号（模拟翻斗雨量传感器），也能通过RS232接口直

7、接提供数字量。处理单元的结构见图2。图2：处理单元结构图信号继电器的开关动作由MCU控制，模拟翻斗雨量传感器的开关信号输出。当前分钟发生的降水量所对应的开关次数，平均分布后通过信号继电器输出。信号继电器每闭合一次，对应翻斗雨量传感器的一个翻斗雨量（0.1mm）信号。1.4外围组件外围组件包括盛水桶、外壳、底盘、底座组件、防风圈等。2主要性能参数2.1通信参数DSC1型称重式降水传感器支持两种形式的通信接口：RS-232接口；开关量接口[1]。1）RS-232接口定义：波特率9600bps；数据位8；停止位1；校验方式无；流控无。2）开关量接口定义：每0.1m

8、m降水，开关闭合一次。2.2时钟要求DSC1型称重式