1、自動氣候站培訓(xùn)班安徽省氣候技術(shù)配備中心2003年12月22日講課人：陳斌1.1. CAWS600-B型自動氣候站的引見CAWS600系列自動氣候站由北京華創(chuàng)升達高科技開展中心和天津氣候儀器廠結(jié)合消費。CAWS600系列自動氣候站分為B型、S型、SE型等。CAWS600-B型自動氣候站包含的要素值為：溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、降水、地表溫度、淺層地溫、深層地溫等。根據(jù)臺站的需求，可擴展蒸發(fā)工程。CAWS600-B型自動氣候站采用室外采集器，通訊轉(zhuǎn)換器使主控機與采集器之間的通訊間隔可到達2KM，并具有抗干擾、防雷擊等功能。2.觀測場儀器規(guī)劃圖圖二3.觀測場防雷網(wǎng)4.室外設(shè)備的防雷要求觀測場地網(wǎng)

2、的要求根據(jù)“觀測環(huán)境條件要求，觀測場大小應(yīng)為2525 m2，那么環(huán)形地網(wǎng)應(yīng)2020 m2；假設(shè)觀測場為16東西向20南北向m2，環(huán)形地網(wǎng)應(yīng)1216 m2。 垂直接地體：采用鍍鋅鋼釬、鋼管或角鋼；程度接地體：采用鍍鋅扁鋼；鋼管釬：50mm，壁厚3.5mm；角鋼：50mm50mm50mm；扁鋼：40mm4mm。 垂直接地體長度為1.52.5米，垂直接地體的間距為本身長度的1.52倍。接地體之間的焊接點應(yīng)做防腐處置，接地安裝的焊接長度，對扁鋼為寬度的2倍，對圓鋼為直徑的68倍。 觀測場接地電阻的要求根據(jù)自動氣候站的要求，工頻接地電阻應(yīng)4，對采用單環(huán)程度接地方式仍不能滿足要求的場地，可采用多根環(huán)形程度

3、接地體或添加輻射式延伸接地體，延伸長度宜限制在1030米。 引下線設(shè)備接地端的規(guī)劃要求 鋪設(shè)地網(wǎng)的同時，應(yīng)根據(jù)觀測場地面接地設(shè)備的位置，將引下線端預(yù)先引出，既要思索設(shè)備就近接地，又要兼顧環(huán)形地網(wǎng)線的均勻分布。 設(shè)備接地要求 觀測場一切設(shè)備金屬支架、箱體均應(yīng)接地，觀測設(shè)備將按詳細的接地要求進展。 5.室內(nèi)設(shè)備的防雷要求自動氣候站室內(nèi)設(shè)備主要有數(shù)據(jù)采集器、微機、打印機、接口及維護電路組成。值班室本身應(yīng)具備有效的直擊雷維護措施； 值班室要有良好的接地體，工頻接地電阻應(yīng)3； 觀測場傳感器到室內(nèi)的引線的感應(yīng)雷，由廠家提供的接口防雷維護器擔任。但需按廠家要求可靠接地； 在給自動氣候站設(shè)備供電的UPS之前，

4、需加裝一級供電電源避雷器，電源避雷器需可靠接地。 有關(guān)防雷規(guī)定可參照執(zhí)行。 6.CAWS600-B自動氣候站風(fēng)向、風(fēng)速溫、濕度氣壓雨量地溫蒸發(fā)防雷板采集中心DT50串口隔離器 通訊部件 供電系統(tǒng)CAWS-DY01主控機打印機UPS傳感器CAWS600-B采集器CAWS-FL017.1.1 采集器的內(nèi)部構(gòu)造蓄電池12V6Ah蓄電池12V6AhDT50變壓器空氣開關(guān)避雷器氣壓傳感器采集中心安裝于機箱門D1D2D3D4紅色，指示采集器任務(wù)形狀綠色，直流輸出指示燈紅色，充電時亮，充溢后滅。綠色，交流輸入指示燈8.1.2 采集器的內(nèi)部接線圖12345678910111213141516171819202

5、122232425262728溫濕度濕度輸出01V+12VGND藍綠黃橙淺綠紫紅蒸發(fā)雨量紅藍風(fēng)向風(fēng)速黃紅綠藍-紫風(fēng)向信號-電壓+12VGND風(fēng)速信號-頻率地溫變送器藍黃淺綠紫綠橙紅+12VGND控制信號通訊線黃綠紅白9.電源控制器是為野外環(huán)境任務(wù)而設(shè)計的，可為傳感器及采集器供電。交流部分采用變壓器耦合，具有抗干擾、防雷擊等功能。該電源任務(wù)時，對12V鉛酸電池控制充電，使其充電控制在10.813.8V之間，不延續(xù)地向負載供電。1.3 電源控制器CAWS-DY0110.1.4 CAWS600-B型自動氣候站技術(shù)目的運用環(huán)境要求空氣溫度：4070相對濕度：0100%RH陣風(fēng)：75m/s遙測間隔： 2

6、km供電：直流，918V11.2. 溫濕度傳感器引見溫濕度傳感器采用Finland Vaisala公司的Humicap系列的HMP45D型溫濕度傳感器。測溫元件是鉑電阻傳感器Pt100 ，輸出信號為四線制電阻值。測濕元件是高分子薄膜型濕敏電容，輸出信號為01V電壓。12.HMP45D型 來自芬蘭Vaisala公司的溫濕度傳感器同時丈量空氣溫度和相對濕度 13.2.1 HMP45D的技術(shù)目的溫度丈量范圍：5060精度：0.2 輸出信號：四線制電阻值濕度丈量范圍：0100%RH精度：2%RH90%RH3 %RH90%RH輸出信號：01V整體部分任務(wù)溫度：5060供電：735V功耗：4mA輸出負載：

7、10k檢定周期：1年14.2.2 HMP45D的測溫原理由恒流源提供恒定電流I0流經(jīng)鉑電阻Rt，、為電壓引線，電壓I0Rt經(jīng)過、引線傳送給丈量電路，只需丈量電路的輸入阻抗足夠大，流經(jīng)、引線的電流將非常小，引線的電阻影響可忽略不計。所以，在自動氣候站中，溫度電纜的長短與阻值大小對丈量值的影響可忽略不計。 15.HMP45D型濕敏電容是一種具有感濕特性的電介質(zhì)，其介電常數(shù)隨相對濕度的變化而變化。在外界相對濕度發(fā)生變化時，作為感濕膜的高分子聚合物能對水汽分子吸附和釋放，其介電常數(shù)隨之變化，促使?jié)衩綦娙萘堪l(fā)生變化。HMP45D測濕時的輸出信號為電壓信號01V，對應(yīng)濕度為0100%RH。2.3 HMP4

8、5D的測濕原理16.對HMP45D傳感器的維護，要留意定期的清潔，但由于濕敏電容是一種精細細小的儀器，且探頭部位極其脆弱，清潔不當將會導(dǎo)致傳感器的損壞。清潔時，旋開探頭處的黑色過濾器，過濾器內(nèi)是一層薄薄的過濾網(wǎng)，旋出過濾網(wǎng)，用干凈的小毛刷悄然刷去過濾網(wǎng)上的灰塵即可。如發(fā)現(xiàn)玻璃基板或電極等部位有灰塵，不可用毛刷清潔，由于引線及薄膜有能夠受損。我們不主張觀測人員直接對電容進展清潔。 2.4 HMP45D的日常維護17.3. 氣壓傳感器引見氣壓傳感器采用Finland Vaisala公司的PTB220型完全補償式數(shù)字氣壓表。感應(yīng)元件為Vaisala公司研制的硅電容壓力傳感器Barocap。Baroc

9、ap具有良好的滯后性、反復(fù)性、溫度特性、長期穩(wěn)定性。PTB220的任務(wù)原理是基于一個先進的RC振蕩電路和三個參考電容，并且電容壓力傳感器及電容溫度傳感器延續(xù)丈量，微處置器自動進展壓力線性補償及溫度補償。18.3.1 PTB220的技術(shù)目的氣壓丈量范圍：5001100 hPa精度：0.3 hPa輸出信號：05 V任務(wù)溫度：4060 供電：1030 V功耗：25 mA檢定周期：1 年19.3.2 PTB220的日常維護PTB220氣壓傳感器無需定期或預(yù)防性的維護措施，但需求定期對枯燥劑進展除濕或改換，以保證氣壓傳感器的正常任務(wù)及延伸氣壓傳感器的壽命。20.風(fēng)向風(fēng)速傳感器用于丈量距地10米處地面風(fēng)的

10、風(fēng)向、風(fēng)速，并轉(zhuǎn)換為電信號。傳感器的供電電壓為12 V。風(fēng)向傳感器是低起動風(fēng)速的光電風(fēng)向傳感器。風(fēng)速傳感器是呼應(yīng)快、啟動風(fēng)速低的光電子風(fēng)速計。4. 風(fēng)向風(fēng)速傳感器引見21.4.1 風(fēng)向傳感器的原理及技術(shù)目的風(fēng)標轉(zhuǎn)軸帶動的6至8位格雷碼光碼盤。68個同心圓軌道，0、2、22、23、24、25、(26 、27)等分。相鄰部分作透光與不透光處置。碼盤兩側(cè)同一半徑上的6 8對光電耦合器件。輸出相應(yīng)的6至8位格雷碼，每一個格雷碼代表一個風(fēng)向。丈量范圍0 360呼應(yīng)靈敏度0.3 m/s30度偏角任務(wù)電源1014VDC分辨率 3輸出信號0 2.5 V抗風(fēng)強度75m/s任務(wù)環(huán)境-40 +600 100%RH

11、22.4.2 風(fēng)速傳感器的原理及技術(shù)目的三個輕質(zhì)錐形風(fēng)杯； 附著在中心不銹鋼軸上的截光盤隨軸旋轉(zhuǎn) ；每轉(zhuǎn)動一圈，切割紅外光束14次，從而由光電晶體中產(chǎn)生出一個脈沖鏈，輸出的脈沖速率與風(fēng)速成正比。技術(shù)目的丈量范圍：060 m/s分 辨 率：0.05 m/s起動風(fēng)速：0.5 m/s任務(wù)電壓：12 V任務(wù)溫度：40+60帶加熱輸出信號：01221Hz方波檢定周期：1年23.4.3風(fēng)向風(fēng)速傳感器的日常維護風(fēng)向風(fēng)速傳感器由于每年要由配備中心進展一次計量校準，故通常情況下無需維護。設(shè)備任務(wù)幾年后，軸承會出現(xiàn)磨損情況，這會影響風(fēng)向、風(fēng)速傳感器的靈敏度。出現(xiàn)這種情況，將儀器送到配備中心進展維護。由于該風(fēng)向傳感

12、器只需指北線，沒有指北桿，因此要定期檢查風(fēng)向標的指向與采集器的示值能否吻合。冬季結(jié)冰時，能夠會產(chǎn)生風(fēng)向和風(fēng)速凍結(jié)景象，出現(xiàn)這種情況時，可采用電加熱方法進展排除。24.5. 雨量傳感器引見SL2-1型雨量器雨水由截面積為200平方厘米的集水器聚集，經(jīng)過小漏斗流入翻斗。翻斗內(nèi)的水量到達一定數(shù)量時，翻斗翻轉(zhuǎn)，另一半翻斗開場盛雨。翻斗每翻轉(zhuǎn)一次，干簧管被磁鋼吸合一次，送出一個電路導(dǎo)通脈沖，相當于0.1mm降水。技術(shù)目的承水口徑：159.6 mm環(huán)境溫度：060.0 降水強度：4 mm/min分 辯 率：0.1 mm輸出信號：1個脈沖0.1 mm降水25.要定期檢查集雨器中的漏斗通道能否有碎物堵塞。維護

13、時需清潔承水口及入口處的過濾網(wǎng)。旋開外套筒的三顆固定螺釘，對雨量器的內(nèi)部進展清潔。檢查內(nèi)部漏斗能否積有灰塵，及時清潔。清洗翻斗，將翻斗放于正確位置，但嚴禁用手觸摸翻斗內(nèi)側(cè)。5.1 雨量傳感器的日常維護26.地溫傳感器是用來丈量地表溫度、淺層地溫暖深層地溫的。地溫傳感器為規(guī)范4線制鉑電阻溫度傳感器。鉑電阻的電阻值隨溫度的升高而添加。地溫傳感器經(jīng)過地溫變送器與CAWS600采集器通訊。6. 地溫傳感器引見27.精度：0.5 地表 0.4 淺層 0.3 深層靈 敏 度：0.385 /丈量范圍：5080 6.1 地溫傳感器的技術(shù)目的28.6.2 地溫傳感器的原理假定傳感器的四根導(dǎo)線電阻均為r，在2、3兩端接入規(guī)范電阻R0，和Rt構(gòu)成串聯(lián)并構(gòu)成回路，由恒流源提供電流I0，此時R0兩端的電勢差為I0R0，Rt兩端的電勢差為I0Rt。由于電壓對導(dǎo)線的電阻值不敏感，所以：I0V1/RtV2/ R0，即得出：RtR0V1/V2。 因此，傳感器導(dǎo)線的長短即電阻值不會影響丈量的結(jié)果。29.每日檢查地表傳感器的感應(yīng)部分，能否一半埋入土中，一半顯露地面，且進入土中的感應(yīng)部分要與土壤接觸，顯露地面部分要求