郝智利

(山西省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心，太原 030002)

自動(dòng)氣象站地溫?cái)?shù)據(jù)異常分析與處理

郝智利

(山西省大氣探測(cè)技術(shù)保障中心，太原 030002)

隨著科技不斷進(jìn)步，自動(dòng)觀測(cè)逐漸代替了人工觀測(cè)，主要?dú)庀笠匾鸦緦?shí)現(xiàn)了儀器觀測(cè),因此自動(dòng)氣象觀測(cè)設(shè)備的保障成為業(yè)務(wù)工作的重要部分。結(jié)合多年氣象儀器維修經(jīng)驗(yàn)，從地溫傳感器故障入手，分析故障原因并對(duì)地溫傳感器的連線方式與方法提出建議。

1 地溫傳感器工作原理

地溫傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量，按照一定的規(guī)律將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。Pt100型鉑電阻的阻值在一定測(cè)量范圍內(nèi)隨溫度的變化而變化，阻值和溫度呈線性關(guān)系，地溫傳感器利用Pt100型鉑電阻的此項(xiàng)特性觀測(cè)溫度。地溫傳感器采用四線制恒流源供電方式(見圖1)，傳感器配備精密的恒流源使模擬電壓和溫度呈線性關(guān)系，通過A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)采集器解算處理，得到相對(duì)應(yīng)的溫度值。

圖1 地溫傳感器接線圖

2 故障現(xiàn)象

在日常值班和儀器巡視中，發(fā)現(xiàn)深層地溫?cái)?shù)據(jù)自動(dòng)觀測(cè)值比人工觀測(cè)值明顯偏大，超出地溫觀測(cè)規(guī)范和校準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定要求，出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常。

3 故障分析與處理

對(duì)地溫傳感器數(shù)據(jù)異常的故障進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)此類故障的自動(dòng)站均是2007年以后安裝的。為了方便地溫傳感器的更換與維修，廠家進(jìn)行了改進(jìn)，2007年后安裝的自動(dòng)站地溫傳感器在傳感器與轉(zhuǎn)接板之間使用航空頭連接。根據(jù)地溫傳感器結(jié)構(gòu)原理可以推斷，造成故障的原因是，傳感器與轉(zhuǎn)接板之間用航空頭連接后對(duì)溫度測(cè)量精度產(chǎn)生了影響。

將有航空接頭和沒有航空接頭兩類地溫傳感器的電阻進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)有航空接頭的電阻比沒有航空接頭的電阻大1 Ω左右。根據(jù)地溫傳感器工作原理，溫度與電阻值成正比關(guān)系，而且從表1中可以看出，當(dāng)溫度傳感器與轉(zhuǎn)接盒之間用航空頭連接時(shí)，深層40、80、160、320 mm四個(gè)傳感器觀測(cè)數(shù)據(jù)與人工觀測(cè)數(shù)據(jù)相比，均大于人工數(shù)據(jù)0.5～1.0 ℃左右，根據(jù)此規(guī)律，去掉航空頭直接用導(dǎo)線連接傳感器，傳感器電阻減小0.8 Ω左右。將去掉航空頭測(cè)量的溫度值和人工觀測(cè)值對(duì)比，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)比較接近，誤差范圍為0.0～0.2 ℃。分析原因主要是因?yàn)楹娇疹^內(nèi)兩個(gè)接觸點(diǎn)多次拔插，導(dǎo)致壓縮簧片彈力性能下降，接觸電阻變化過大，從而影響自動(dòng)站地溫觀測(cè)精度。

表1 人工、無航空頭及有航空頭(去掉前、后)觀測(cè)的地溫 ℃

4 結(jié)語

從這例地溫傳感器數(shù)據(jù)異常的故障分析與排除過程發(fā)現(xiàn)，2007年以后安裝的自動(dòng)站由于采用航空頭進(jìn)行連接，航空頭內(nèi)兩個(gè)接觸點(diǎn)多次拔插導(dǎo)致壓縮簧片彈力性能下降，接觸電阻變化過大，從而影響自動(dòng)站地溫觀測(cè)數(shù)據(jù)精度，因此建議地溫傳感器的連接應(yīng)該采用接觸比較好的rs232接頭或電路連通器較好，減小接觸電阻，提高測(cè)量精度。

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1006-4354(2014)06-0031-02

2014-03-06

郝智利(1974—)，男，漢族，山西新絳人，工程師，主要從事氣象探測(cè)技術(shù)保障工作。

P415.12

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