自動(dòng)氣象站濕度和雨量傳感器工作原理.pdf

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1、2002年第3期第22卷2002年9月山東氣象總第89期自動(dòng)氣象站濕度和雨量傳感器工作原理?xiàng)蠲?李樹貴(山東省氣象技術(shù)裝備中心,山東濟(jì)南250031)摘要:主要介紹了Ⅱ型自動(dòng)氣象站濕度、雨量傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理。關(guān)鍵詞:傳感器;結(jié)構(gòu);原理+中圖分類號(hào):P415112文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1005-0582(2002)03-0046-021.1結(jié)構(gòu)引言通風(fēng)干濕表傳感器中的干球和濕球感應(yīng)元件Ⅱ型自動(dòng)氣象站是利用傳感器技術(shù)自動(dòng)觀測(cè)是相同的鉑電阻,要求兩只鉑電阻配對(duì)精度高,即[1]天氣要素的系統(tǒng),它可以連續(xù)自動(dòng)的

2、測(cè)量氣壓、溫一致性好。干濕表傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1a所示。度、風(fēng)向、風(fēng)速、濕度、降水等氣象要素值。應(yīng)用的傳感器上部裝有儲(chǔ)水箱,可自動(dòng)上水;鉑電阻溫度傳感器種類比較多,掌握了各類傳感器原理、結(jié)構(gòu)、表水平安裝,與氣流方向垂直,有利于熱交換。濕性能后,對(duì)認(rèn)識(shí)整個(gè)系統(tǒng)有很大的幫助。現(xiàn)簡(jiǎn)要介球溫度表的感應(yīng)部分套有紗布套,并從紗布套的兩紹濕度和雨量傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理及其變換電端濕潤(rùn),這樣可使?jié)袂虻臐駶?rùn)更加均勻,與氣流的路。接觸面也增大,風(fēng)扇定時(shí)通風(fēng),通風(fēng)速度大于315m-1·s。實(shí)驗(yàn)表明該干濕表常數(shù)為:(6188±0122

3、)×1濕度傳感器-4-110℃。Ⅱ型自動(dòng)氣象站采用遙測(cè)通風(fēng)干濕表和濕敏濕敏電容濕度傳感器是用有機(jī)高分子膜作介電容作為測(cè)濕傳感器。平時(shí)用干球溫度與濕球溫質(zhì)的一種小型電容器,它由玻璃基板、下電極、高分度計(jì)算出相對(duì)濕度,在濕球結(jié)冰期間,改用濕敏電子膜、上電極等幾部分組成,如圖1b所示。濕敏電容測(cè)量相對(duì)濕度。使用濕敏電容測(cè)濕的條件是:初容器上電極是一層多孔金膜,能透過水汽;下電極冬多年候平均氣溫值為510℃時(shí),從該侯第一天起為一隊(duì)刀狀或梳狀電極,引線由下電極引出;基板改用濕敏電容測(cè)濕;冬末多年候平均氣溫穩(wěn)定為是玻璃;有

4、機(jī)高分子膜作為吸濕介質(zhì),厚度約為510℃時(shí),從該候第一天起停止使用濕敏電容測(cè)濕,1μ。整個(gè)感應(yīng)器等效為兩個(gè)小電容串聯(lián)。仍用遙測(cè)通風(fēng)干濕表傳感器測(cè)濕。圖1濕度傳感器結(jié)構(gòu)圖收稿日期:2002-04-22作者簡(jiǎn)介:楊茂水(1971-),男,山東濟(jì)南人,學(xué)士,助理工程師?！?6·1.2工作原理-12于6mm·min。承雨口面積為314cm。干濕表測(cè)濕是常溫下測(cè)量精確度較高的方法,采用兩支完全相同的鉑電阻溫度表,一支作為干球,另一支作為濕球,濕球表面包上紗布,并浸上蒸餾水。干球鉑電阻用來測(cè)量大氣溫度,濕球鉑電阻用來測(cè)量蒸

5、發(fā)面的溫度。當(dāng)未飽和空氣流過濕球表面時(shí),濕球因表面水分蒸發(fā)吸熱而降溫,這時(shí)由于它的溫度低于環(huán)境溫度,所以又從流經(jīng)它的空氣中吸取熱量來補(bǔ)充,使之溫度升高,當(dāng)二者達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí),濕球溫度不再下降,與干球溫度保持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫差,稱為“干濕差”?！案蓾癫睢钡拇髨D3翻斗雨量傳感器結(jié)構(gòu)圖小主要與當(dāng)時(shí)空氣的濕度有關(guān),濕度越低,溫差越2.2工作原理大,反之越小。承雨口采集到雨水,經(jīng)漏斗進(jìn)入上翻斗,上翻濕敏電容置于大氣中,大氣中水汽透過上電極斗承積一定水量(小于011mm)時(shí),發(fā)生翻轉(zhuǎn)傾倒,進(jìn)入介電層,介電層吸收水汽后,介電

6、常數(shù)發(fā)生變經(jīng)匯集漏斗和節(jié)流管注入計(jì)量翻斗,把不同強(qiáng)度的化,導(dǎo)致電容器電容量發(fā)生變化。感應(yīng)器電容量的自然降水調(diào)節(jié)為比較均勻的中等強(qiáng)度降水。計(jì)量變化正比于相對(duì)濕度,即相對(duì)濕度增大時(shí)濕敏電容翻斗承積到相當(dāng)011mm降水時(shí),計(jì)量翻斗翻倒。量隨之增大,反之減少。其響應(yīng)非常迅速且線性度計(jì)量翻斗每翻倒一次,計(jì)數(shù)翻斗跟隨翻倒一次,通良好,因此能快速、準(zhǔn)確地測(cè)出空氣濕度。過安裝在計(jì)數(shù)翻斗的磁鋼對(duì)固定在機(jī)架上的干簧1.3變換電路管掃描,使干簧接點(diǎn)因磁化而瞬間閉合一次,通過遙測(cè)通風(fēng)干濕表是通過干、濕球溫度間接測(cè)濕二芯電纜送出一個(gè)電路

7、導(dǎo)通信號(hào),傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集的,在測(cè)出溫度值后由軟件計(jì)算相對(duì)濕度值。器中的計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。[1]2.3變換電路濕敏電容濕度傳感器中的轉(zhuǎn)換電路如圖2。它由濕敏電容、信號(hào)變換器電路、工作電源及信號(hào)變換電路的原理如圖4所示。翻斗翻轉(zhuǎn)時(shí)的放大電路組成。濕度變化引起濕敏電容的電容變開關(guān)訊號(hào)送入采集器中的計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù),每翻轉(zhuǎn)化,由信號(hào)變換電路將電容的變化變換為毫伏電壓一次計(jì)量011mm雨量。信號(hào)。當(dāng)相對(duì)濕度由0%～100%變化時(shí),信號(hào)變換電路輸出0～100mv電壓,經(jīng)放大成0～1v或0～5v的電壓,輸出給測(cè)量及控制系統(tǒng)。圖4

8、雨量傳感器電原理圖3結(jié)語(yǔ)自動(dòng)氣象站傳感器種類比較多,本文只是對(duì)目圖2濕敏電容測(cè)量電原理圖前常用的部分傳感器進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,目的在于對(duì)自動(dòng)氣象站傳感器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及轉(zhuǎn)換電路2雨量傳感器有一個(gè)初步了解,進(jìn)而對(duì)了解自動(dòng)氣象站的整體工Ⅱ型自動(dòng)氣象站采用翻斗雨量傳感器測(cè)量液作情況提供一點(diǎn)幫助。體降水。參考文獻(xiàn):2.1結(jié)構(gòu)[1]中國(guó)氣象局1地面有線綜合遙測(cè)氣象儀(Ⅱ型)翻斗雨量傳感器由承雨口