自动站降水值误差偏大成因研究与处理方法

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1、自动站降水值误差偏大成因研究与处理方［摘要］本文针对双翻斗雨量传感器为例分析了降水测量值的误差成因分析和处理方法。自动气象站降水测量值的误差成因分析和处理方法是本人长期从事气象仪器计量检定工作的一些体会。如何保证自动气象站各要素测量值的客观性、准确性，使自动气象站在气象观测业务中发挥应有的作用。［关键词］雨量传感器误差分析处理方法［中图分类号］TP212.9［文献码］B［文章编号］1000-405X(2013)-9-284-11问题的提出自动气象站作为专门用于气象数据的自动采集、计算处理和存储的综合观测仪器，能连续自动测量风向、风速、温度、湿度、气压、降水、地表温度、浅层温度和深

2、层温度等气象要素。自动气象站以遥测化的现代技术取代了原始的人工观测方式。它客观、准确、实时地记录天气要素的变化，目前,在我国气象业务中广泛使用。随着自动气象站观测数据与人工气象站观测数据进入平行观测期，从自动气象站和人工气象站的降水值的对比评估分析中反映出部分台站的降水误差值偏大的情况。存在这种现象的原因可以从以下几方面来考虑和解决。2误差的成因分析和处理方法2.1由雨量传感器基点定位因素引入的测量误差：要分析自动气象站雨量误差偏大的原因，首先要从自动气象站雨量测量原理和雨量传感器结构上着手分析。(1)雨量传感器结构和测量原理雨量传感器的结构由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗等

3、组成。其工作过程是雨水由承水口汇集，进入上翻斗，上翻斗的作用是使降水强度近似大降水强度，然后进入计量翻斗计量，计量翻斗转动一次为0.1mm降水量，随之雨水由计量翻斗倒入计数翻斗。在计数翻斗的中部装有一块小磁钢，磁钢的上面装有干簧开关，计数翻斗翻转时，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，就送出一个脉冲信号，采集器存储0.1mm的降水量。自动气象站雨量的测量原理是由雨量传感器感应雨量的大小转化为干簧管输出的开关信号，经采集器处理后进入计算机，计算机软件按地面观测规范中雨量计算方法计算降水量大小，并按规定格式显不。(2)雨量测量

4、误差成因分析：由以上雨量传感器结构和测量原理可知，降水量的测量是通过翻斗的翻动产生电信号得出。设计中，翻斗每翻转一次，定义为0.1mm的降水量。例如：降水量为10mm,计量翻斗应翻转100次。当计量翻斗的翻转次数等于100次时，雨量测量中的降水量为lOmm,雨量测量的计量值准确；若计量翻斗的翻转次数大于100次或小于100次时，则表示降水量大于10mm或小于10mm,雨量测量的计量值有误差。这说明计量翻斗翻转次数的多少影响着雨量测量系统的计量准确度。而影响计量翻斗转动次数快慢的是雨量传感器中计量翻斗的基点定位螺钉间的距离。当基点定位螺钉间的距离越大，表明翻斗翻转时的时间长，翻转速

5、度慢，翻转次数少，雨量测量值小。反之，基点定位螺钉间的距离越小，表明翻斗翻转时的时间短，翻转速度快，翻转次数多，雨量测量值多。基点定位调节的准确与否，影响着降水量的计量准确性。从而导致雨量测量的误差。（3）解决方法对基点定位引入的测量误差，一般具有系统误差的特点。雨量测量误差持续偏大或偏小，但非异常偏大或偏小。这是雨量传感器产生的最普遍的误差成因'。解决这一误差，只需对计量翻斗的定位锣钉进行调节。调试方法：旋动计量翻斗的两个定位螺钉。旋动螺钉前，先拧松锁紧螺帽，将一个定位螺钉旋动一圈，其差值改变为3%左右；若两个定位螺钉都向外或都向内旋转一圈，其差值变动量为6%左右。（仪器自身排

6、水量一计数值）（例1）当误差值=X100%仪器自身排水量是-2%时，说明雨量测量系统的测量值比实际降水值大，翻斗翻转次数过多，两个基点定位螺钉的间距过小。处理这种因素产生的误差，具体做法是：将其中的一个定位螺钉往外旋动2/3，使两个基点定位螺钉的间距调大，使翻斗翻转次数减少即可。（仪器自身排水量一计数值）（例2）当误差值二X100%仪器自身排水量是+6%时，说明雨量测量系统的测量值比实际降水值小，翻斗翻转次数过少，两个基点定位螺钉的间距过大。处理这种因素产生的误差，具体做法：可将两个定位螺钉都向里旋转一圈，使两个基点定位螺钉的间距调小，使翻斗翻转次数增加即可。为使调节位置准确，在

7、松开定位螺帽前,要在定位螺钉上做位置记号，调节好后，拧紧锁紧螺帽。2.2雨量传感器关键元件损坏引入的测量误差（1）误差成因分析自动气象站的雨量测量是通过计数翻斗中的磁钢扫描干簧管产生开关信号来产生的。干簧管开关信号发送一次，代表产生了0.1mm的降水量。若干簧管元件失常，发生连击即多发送信号或漏击即少发送信号，均会出现雨量误差异常现象。这种因素产生的雨量误差，多表现为降水量误差值异常偏大或偏小，往往是突发现象。判断这种误差的方法是：用万用表连接雨量传感器输出端，向雨量传感器中注入