自动站传感器原理

1、自动站传感器原理（一）膜盒式电容(硅容式)气压传感器 结构原理：膜盒式电容气压传感器的感应元件为真空膜盒。当大气压力的产生变化时，使真空膜盒（包括金属膜盒和单晶硅膜盒）的弹性膜片产生形变而引起其电容量的改变。通过测量电容量来测量气压。安装和维护：膜盒式电容气压传感器安装在采集器内，其高度要求其感应部位与台站水银气压表的感应部位高度一致，如果无法调整到一致，则要重新测定拔海高度 。安装或更换传感器时应在切断电源的情况下进行。安装好的传感器要保持静压气孔口畅通，以便正确感应外界大气压力。注意事项：应定期检查气孔口。（二）铂电阻温度传感器 结构原理 ：铂电阻温度传感器是根据铂电阻的电阻值随温度变化的

2、原理来测定温度的。铂电阻丝烧制在细小的玻璃棒或磁板上。安装与维护 ：温度传感器用支架安装在百叶箱或防辐射罩内，感应元件的中心部分离地面高度1.5m。传感器的连接电缆要连接、固定牢靠。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 :

3、    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 结构原理：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

4、。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

5、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

6、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

7、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

8、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）SL21型雨量传感器 SL21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。

9、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。    SL21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

10、”。（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”。注意事项：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0.33m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

11、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：714V/W/响应时间：30秒（99%）内阻：约350稳定性：±2%非线性：±2%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，

12、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。 注意事项：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直接辐射传感器仪器用途：  TBS-2-B直接辐射传感器用于测量光谱范围为0.27-3.2m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。工作原理和构造：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

13、。 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。技术参数：灵敏度： 714V/W/响应时间： 25秒（99%）内阻： 约100 跟踪精度： 24小时小于±1°稳定性： ±1%重量： 5Kg 电源电压： DC 69V

14、±15% 、AC 220V±10%工作环境温度：-50+50相对湿度： 0100%RH 安装使用： 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。 注意事项： 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、

15、调水平、对太阳倾角和时间（十）FNP-1净辐射传感器仪器用途：    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0.273m的短波辐射和350m的地球辐射.工作原理和构造：     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技术参数：灵敏度： 714V/W/内阻： 约