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溫濕度傳感器是一種能連續(xù)測量溫度和濕度變化的遙感儀器,在日常測報(bào)工作中,容易出現(xiàn)故障。為滿足對觀測記錄“代表性、準(zhǔn)確性、比較性”的要求,提高觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可用性,有必要對溫室傳感器的維護(hù)進(jìn)行研究。
1、溫濕傳感器的工作原理
芬蘭Vaisala公司生產(chǎn)的HMP45D溫濕度傳感器是目前我國氣象部門地面氣象觀測網(wǎng)內(nèi)自動氣象站上統(tǒng)一使用的測量氣溫和相對濕度的傳感器。該傳感器采用鉑電阻感應(yīng)元件(Pt100)測氣溫,是無源的電阻輸出;采用電容式薄膜聚合物感應(yīng)元件直接測相對濕度,是有源的0-1V電壓輸出。溫度和濕度感應(yīng)元件裝在傳感器頭部帶有濾膜的保護(hù)罩內(nèi)。
(1)溫室傳感器一般安裝在觀測場內(nèi)(室外),是可同時(shí)測量空氣溫度和濕度的遙感儀器。本站使用的為HMP45D的溫濕度傳感器,其鉑電阻溫度傳感器是一個(gè)用光刻工藝制作的微形鉑電阻,利用鉑電阻正比于溫度的變化的原理,通過測量鉑電阻值而測得溫度值。
(2)電容式薄膜聚合物濕度傳感器是利用薄膜聚合物材料吸濕后介電特性發(fā)生變化的原理來測量相對濕度的。其是以薄膜聚合物為介質(zhì),用真空表面噴射鍍膜工藝在其上制作能透過水分子的表面膜電極并做成一個(gè)微形薄膜電容器。該電容器的電容量隨薄膜聚合物介質(zhì)吸附水分子的多少(取決于環(huán)境濕度的大小)而變化,再用測量電路將電容量的變化轉(zhuǎn)換成輸出電壓(或電流)的變化,即通過測量輸出電壓(或電流)測得相對濕度。
傳感器的供電電壓一般為7-35VDC。感應(yīng)部件位于頭部,外有一層濾膜保護(hù)。測溫部分為標(biāo)準(zhǔn)4線制鉑電阻測溫并能滿足PT385測溫標(biāo)準(zhǔn),測濕部分為濕敏電容濕度傳感器,輸出信號為0-1V,對應(yīng)濕度為0-99%。
2、常見的故障及維護(hù)
2.1 空氣溫度超差或異常
原因分析:(1)線路松動或斷開,(2)傳感器壞,(3)因雷擊,防雷板1-4通道損壞,(4)采集器內(nèi)1-4通道損壞。
解決方法:
(1)檢查溫室傳感器各連接線處是否牢固,是否有斷路現(xiàn)象,可用萬用表蜂鳴檔進(jìn)行測量,如線路有故障,可更換線路。
(2)傳感器是否損壞,可用測量法(用萬用表測量,并通過公式計(jì)算得出)、對比法(將傳感器與溫度表置于同一環(huán)境中進(jìn)行對比觀測)進(jìn)行判斷,最直接的方法是替代法,即將一只新的傳感器接入采集器,如數(shù)據(jù)正常,可判斷該傳感器出現(xiàn)故障。采用替代法,也同時(shí)可判斷出該傳感器的各線路是的。
(3)將防雷板上氣溫通道與地溫通道進(jìn)行對調(diào),看對比結(jié)果,判斷防雷板上氣溫通道和采集器上的氣溫通道是否有故障。
2.2 空氣溫度缺測或者示值為-24.6度,長時(shí)間不變
此故障一般為溫度傳感器斷線或防雷板上氣溫接線接觸不良所致,可用測量法進(jìn)行判斷故障位置,進(jìn)行修復(fù)。
2.3 相對濕度持續(xù)為99%或缺測
原因分析:(1)線路接觸不良或斷開;(2)傳感器壞;(3)長時(shí)間高濕天氣,傳感器反應(yīng)遲鈍;(4)過濾罩被塵埃污染。
解決方法:
(1)用萬用表進(jìn)行測量,判斷故障位置進(jìn)行修復(fù)。
(2)更換傳感器。
(3)利用電吹風(fēng),降低傳感器濕度并穩(wěn)定后,再重置百葉箱。
(4)清潔過濾罩或更換過濾罩。
(5)自動站和人工觀測的值進(jìn)行對比。
3、溫濕度傳感器的日常維護(hù)
(1)保持百葉箱內(nèi)通風(fēng)良好,定期清掃灰塵;在清潔維護(hù)時(shí),應(yīng)選擇陰天等適宜的天氣,以免造成采集數(shù)據(jù)的異常。
(2)防止溫室傳感器頭部保護(hù)濾膜罩被灰塵污染,如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)拆開傳感器頭部的網(wǎng)罩用毛刷等對其進(jìn)行清潔,或及時(shí)更換過濾罩。
(3)定期檢查傳感器的各連線處是否松動,螺釘要緊固,保證接觸良好。
此外,每日20時(shí)應(yīng)將自動站的溫濕度和人工觀測值進(jìn)行對比,若兩者比較,溫度的差值在1.0度以內(nèi),濕度相差在10%(根據(jù)各省規(guī)定)以內(nèi)時(shí),可視自動站傳感器正常,若比較后,溫度超過1.0度,濕度超過10%,則視為溫濕度超差,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。