自動站傳感器原理

1、自動站傳感器原理（一）膜盒式電容(硅容式)氣壓傳感器 結(jié)構(gòu)原理：膜盒式電容氣壓傳感器的感應(yīng)元件為真空膜盒。當大氣壓力的產(chǎn)生變化時，使真空膜盒（包括金屬膜盒和單晶硅膜盒）的彈性膜片產(chǎn)生形變而引起其電容量的改變。通過測量電容量來測量氣壓。安裝和維護：膜盒式電容氣壓傳感器安裝在采集器內(nèi)，其高度要求其感應(yīng)部位與臺站水銀氣壓表的感應(yīng)部位高度一致，如果無法調(diào)整到一致，則要重新測定拔海高度 。安裝或更換傳感器時應(yīng)在切斷電源的情況下進行。安裝好的傳感器要保持靜壓氣孔口暢通，以便正確感應(yīng)外界大氣壓力。注意事項：應(yīng)定期檢查氣孔口。（二）鉑電阻溫度傳感器 結(jié)構(gòu)原理 ：鉑電阻溫度傳感器是根據(jù)鉑電阻的電阻值隨溫度變化的

2、原理來測定溫度的。鉑電阻絲燒制在細小的玻璃棒或磁板上。安裝與維護 ：溫度傳感器用支架安裝在百葉箱或防輻射罩內(nèi)，感應(yīng)元件的中心部分離地面高度1.5m。傳感器的連接電纜要連接、固定牢靠。維護方法：應(yīng)經(jīng)常保持清潔、干燥。觀測前巡視設(shè)備和儀器時，如發(fā)現(xiàn)傳感器上有灰塵或水，須立即用干凈的軟布輕輕拭去。 測量原理：采用四線測量法溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上它反映了物體內(nèi)部分子熱運動的激烈程度或平均動能的大小。目前溫度傳感器通常采用標準4線制鉑電阻測溫。測量原理是利用鉑導(dǎo)體電阻值隨溫度升高而增加的特性，具體測量方法如下：    測U0、U1值即可求得Rt :

3、    Rt=R0*U0/U1     鉑電阻計算公式：Rt=R0*(1+At+Bt2)    換算出溫度計算公式：T=A+B*Rt+C*Rt2    A、B 、C為常數(shù)。    T為溫度（），R0為標準電阻值100W（三）濕敏電容濕度傳感器 結(jié)構(gòu)原理：濕敏電容濕度傳感器是用有機高分子膜作介質(zhì)的一種小型電容器。濕敏電容器上電極是一層多孔金膜，能透過水汽；下電極為一對刀狀或梳狀電極，引線由下電極引出

4、。基板是玻璃。整個感應(yīng)器是由兩個小電容器串聯(lián)組成。安裝與維護：濕敏電容傳感器應(yīng)安裝在百葉箱內(nèi)，傳感器的中心點離地面1.50m。濕敏電容傳感器的頭部有保護濾膜，防止感應(yīng)元件被塵埃污染。每月應(yīng)拆開傳感器頭部網(wǎng)罩進行清潔；若污染嚴重應(yīng)更換新的濾膜。禁止手觸摸濕敏電容，以免影響正常感應(yīng)。結(jié)構(gòu)圖：（四）風杯風速傳感器 風向感應(yīng)器為單翼風標。當風標轉(zhuǎn)動時，帶動格雷碼盤（常用七位，分辨率為2.8°），按照碼盤切槽的設(shè)計，碼盤每轉(zhuǎn)動2.8°，光電管組就會產(chǎn)生新的七位并行格雷碼輸出。 風速傳感器采用三杯式感應(yīng)器，風杯由碳纖維增強塑料制成 。工作原理：當風杯轉(zhuǎn)動時，帶動同軸的磁棒旋轉(zhuǎn)，在霍爾集

5、成電路中感應(yīng)出與風速成正比的脈沖信號，經(jīng)計數(shù)器處理后，輸出實際風速值。維護：經(jīng)常觀察風杯和風向標轉(zhuǎn)動是否靈活、平穩(wěn)。發(fā)現(xiàn)異常時，換用備份傳感器。每年定期維護一次風傳感器，清洗風傳感器軸承；檢查、校準風向標指北方位。 （五）雙翻斗雨量傳感器 原理和工作過程：雙翻斗雨量傳感器裝在室外，主要由承水器(常用口徑為20cm，表面積為314cm2)、上翻斗、匯集漏斗、計量翻斗、計數(shù)翻斗和干簧管等組成。承雨器收集的降水通過漏斗進入上翻斗，當雨水積到一定量時，由于水本身重力作用使上翻斗翻轉(zhuǎn)，水進入?yún)R集漏斗。降水從匯集漏斗的節(jié)流管注入計量翻斗時，就把不同強度的自然降水，調(diào)節(jié)為比較均勻的降水強度，以減少由于降水強

6、度不同所造成的測量誤差。當計量翻斗承受的降水量為0.1mm時(也有的為0.5mm或1mm翻斗)，計量翻斗把降水傾倒到計數(shù)翻斗，使計數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)一次。計數(shù)翻斗在翻轉(zhuǎn)時，與它相關(guān)的磁鋼對干簧管掃描一次。干簧管因磁化而瞬間閉合一次。這樣，降水量每次達到0.1mm時，就送出去一個開關(guān)信號，采集器就自動采集存儲0.1mm降水量。 安裝與檢查：先將承水器外筒安在觀測場內(nèi)，底盤用三個螺釘固定在混凝土底座或木樁上，要求安裝牢固、器口水平。安裝完畢，將清水徐徐注入感應(yīng)器漏斗，隨時觀察計數(shù)翻斗翻動過程，有無不發(fā)信號或多發(fā)信號現(xiàn)象。檢查室內(nèi)儀器上是否采集到數(shù)據(jù)。最后注入定量水，如無不發(fā)信號或多發(fā)信號的現(xiàn)象，且室內(nèi)儀器

7、的數(shù)據(jù)與注入水量相符合，說明儀器正常，否則須檢修調(diào)節(jié)。調(diào)整與維護：調(diào)整：新儀器(包括冬季停用后重新使用或調(diào)換新翻斗)工作一個月后的第一次大雨，應(yīng)作精度對比，即將自身排水量與計數(shù)、記錄值相比。如發(fā)現(xiàn)差值超過±4%時，應(yīng)首先檢查記錄器工作是否正常，計數(shù)與記錄值是否相符，干簧管有無漏發(fā)或多發(fā)信號現(xiàn)象。如確是由于儀器的基點位置不正確所造成時，應(yīng)作基點調(diào)整。調(diào)整方法：旋動計量翻斗的兩個定位螺釘。將一個定位螺釘旋動一圈，其差值改變量為3%左右；如兩個定位螺釘都往外或往里旋動一圈，其差值改變量為6%左右。如差值是負2%時，可將其中的一個定位螺釘往外旋動2/3圈。如差值是正6%時，可將兩個定位螺釘都

8、往里旋動一圈。為使調(diào)節(jié)位置準確，在松開定位螺帽前，需在定位螺釘上作位置記號。調(diào)節(jié)好后，需擰緊定位螺帽。每一次降水過程將計數(shù)值與自身排水總量比較，如多次發(fā)現(xiàn)10mm以上降水量的差值超過±4%，則應(yīng)及時進行檢查。必要時應(yīng)調(diào)節(jié)基點位置。定期檢查：儀器每月至少定期檢查一次，清除過濾網(wǎng)上的塵沙、小蟲等以免堵塞管道，特別要注意保持節(jié)流管的暢通。無雨或少雨的季節(jié)，可將承水器口加蓋，但注意在降水前及時打開。翻斗內(nèi)壁禁止用手或其它物體抹試，以免沾上油污 （六）SL21型雨量傳感器 SL21型雨量傳感器是引進德國先進技術(shù)制造的用于測量地面降水的儀器。該產(chǎn)品測量精度高，使用不銹鋼材料，堅固耐用。

9、并能通過電纜直接與自動氣象站連接，實現(xiàn)了計算機自動控制，填補了我國單翻斗傳感器的空白，適合我國自動氣象站使用。    SL21型雨量傳感器的結(jié)構(gòu)為遙測單翻斗型式，雨水通過一個表面積為200cm2的接收器（我們用雨量杯以10毫米水倒入測量時，它測算的數(shù)據(jù)應(yīng)該是15.7左右），再通過一個過濾斗流入翻斗里，翻斗的每次翻轉(zhuǎn)通過干簧管轉(zhuǎn)換成脈沖信號，傳輸?shù)讲杉到y(tǒng)。（七）蒸發(fā)傳感器蒸發(fā)自動觀測的原理：采用的超聲波液面蒸發(fā)傳感器所測量到的信號是“水位高度”值，（1）對于實時數(shù)據(jù)，每分鐘獲得一個“蒸發(fā)水位”，然后減去前一分鐘的“蒸發(fā)水位”取絕對值，得到本分鐘的“蒸發(fā)量

10、”。（2）對于定時數(shù)據(jù)，每個正點獲得一個“蒸發(fā)水位”，然后減去前一時次的“蒸發(fā)水位”取絕對值，得到本時次的“蒸發(fā)量”。注意事項：1、超聲波蒸發(fā)傳感器和不銹鋼圓筒架放在蒸發(fā)皿中，用三個調(diào)整螺釘將底盤平面調(diào)到水平狀態(tài)。2、蒸發(fā)皿內(nèi)注入水，使水面達到超聲波傳感器高水位刻度線處。超聲波傳感器工作在兩個水位刻度線之間。（八）TBQ-2-B總輻射傳感器  儀器用途：TBQ-2-B全波段總輻射傳感器可用來測量光譜范圍為0.33m太陽總輻射，如感應(yīng)面向下可測量反射輻射，也可用來測量入射到斜面上的太陽輻射，如加遮光環(huán)可測量散射輻射。 工作原理和構(gòu)造： 總輻射傳感器利用熱電效應(yīng)原理，感應(yīng)元件采用繞線電鍍

11、式多接點熱電堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂層。熱接點在感應(yīng)面上，而冷結(jié)點則位于機體內(nèi)，冷熱接點產(chǎn)生溫差電勢。在線性范圍內(nèi)，輸出信號與太陽輻照度成正比。為減小溫度的影響則配有溫度補償線路，為了防止環(huán)境對其性能的影響，采用經(jīng)過精密的光學(xué)冷加工磨制而成的兩層石英玻璃罩。 技術(shù)參數(shù)：靈敏度：714V/W/響應(yīng)時間：30秒（99%）內(nèi)阻：約350穩(wěn)定性：±2%非線性：±2%重量：2.5Kg 溫度特性：±2%（-20+40）余弦響應(yīng)：±5%（太陽高度角10°時）安裝使用： 總輻射傳感器應(yīng)安裝在四周空曠，感應(yīng)面以上沒有任何障礙物的地方。然后，調(diào)整好水平位置，

12、將其牢牢固定，再將總輻射表輸出電纜與記錄器相連接，即可觀測。最好將電纜牢固地固定在安裝架上，以減少斷裂或在有風天發(fā)生間歇中斷現(xiàn)象。 注意事項：玻璃罩應(yīng)保持清潔，經(jīng)常用軟布或毛皮擦凈。玻璃罩不準拆卸或松動，以免影響測量精度。罩內(nèi)防止結(jié)水，應(yīng)定期更換干燥劑。（九）TBS-2-B直接輻射傳感器儀器用途：  TBS-2-B直接輻射傳感器用于測量光譜范圍為0.27-3.2m的太陽直輻射量。當太陽直輻射量超過120W/m2時和日照時數(shù)記錄儀連接，也可直接測量日照時數(shù)。工作原理和構(gòu)造：直接輻射傳感器構(gòu)造如圖所示，主要由光筒和自動跟蹤裝置組成。光筒內(nèi)部是由光欄、內(nèi)筒、熱電堆（感應(yīng)面）、干燥劑筒等組成

13、。 感應(yīng)部件是采用繞線電鍍式多接點熱電堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂層。熱接點在感應(yīng)面上，冷結(jié)點位于機體內(nèi)，在線性范圍內(nèi)產(chǎn)生的溫差電勢與太陽直接輻照度成正比。    自動跟蹤裝置是由底板、緯度架、電機等組成。電機是動力源，用戶可根據(jù)要求選擇直流電機或交流電機作為動力源。直接輻射傳感器的跟蹤精度與安裝和細心的調(diào)整有密切關(guān)系，有關(guān)詳細說明請參考產(chǎn)品說明書。技術(shù)參數(shù)：靈敏度： 714V/W/響應(yīng)時間： 25秒（99%）內(nèi)阻： 約100 跟蹤精度： 24小時小于±1°穩(wěn)定性： ±1%重量： 5Kg 電源電壓： DC 69V

14、±15% 、AC 220V±10%工作環(huán)境溫度：-50+50相對濕度： 0100%RH 安裝使用： 直接輻射傳感器即可作為傳感器連接自動站使用，又可配跟蹤器和記錄儀作為獨立儀表使用。 直接輻射傳感器的安置地方要保證在所有季節(jié)和時間內(nèi)（從日出至日落）太陽直射光不受任何障礙物影響。如有障礙物在日出日落方向，其高度角不得超過5°，同時要盡量避開煙、霧等大氣污染嚴重的地方，通常可以與其它輻射表一起安在觀測場內(nèi)。如果條件不具備，也可安在房頂?shù)钠脚_上。 注意事項： 1、直接輻射傳感器的跟蹤精度與儀器的安裝是否正確關(guān)系極為密切。2、直接輻射傳感器安裝必須調(diào)好緯度角、對正南北向、

15、調(diào)水平、對太陽傾角和時間（十）FNP-1凈輻射傳感器儀器用途：    FNP-1凈輻射傳感器可以用來測量太陽輻射及地面輻射的凈差值。它的測量范圍為0.273m的短波輻射和350m的地球輻射.工作原理和構(gòu)造：     凈輻射傳感器的工作原理為熱電效應(yīng)，感應(yīng)部分是由康銅鍍銅組成的熱電堆，熱電堆的外面緊貼著涂有無光黑漆的上下兩個感應(yīng)面，由于上下感應(yīng)面吸收輻照度不同，因此熱電堆兩端產(chǎn)生溫差，其輸出電動勢與感應(yīng)面黑體所吸收的輻照度差值成正比。為了防止風的影響及保護感應(yīng)面，該表裝有既能透過長波輻射、又能透過短波輻射的聚乙烯薄膜罩技術(shù)參數(shù)：靈敏度： 714V/W/內(nèi)阻： 約