1、自動氣候站培訓班安徽省氣候技術配備中心2003年12月22日講課人：陳斌1.1. CAWS600-B型自動氣候站的引見CAWS600系列自動氣候站由北京華創升達高科技開展中心和天津氣候儀器廠結合消費。CAWS600系列自動氣候站分為B型、S型、SE型等。CAWS600-B型自動氣候站包含的要素值為：溫度、濕度、氣壓、風向、風速、降水、地表溫度、淺層地溫、深層地溫等。根據臺站的需求，可擴展蒸發工程。CAWS600-B型自動氣候站采用室外采集器，通訊轉換器使主控機與采集器之間的通訊間隔可到達2KM，并具有抗干擾、防雷擊等功能。2.觀測場儀器規劃圖圖二3.觀測場防雷網4.室外設備的防雷要求觀測場地網

2、的要求根據“觀測環境條件要求，觀測場大小應為2525 m2，那么環形地網應2020 m2；假設觀測場為16東西向20南北向m2，環形地網應1216 m2。 垂直接地體：采用鍍鋅鋼釬、鋼管或角鋼；程度接地體：采用鍍鋅扁鋼；鋼管釬：50mm，壁厚3.5mm；角鋼：50mm50mm50mm；扁鋼：40mm4mm。 垂直接地體長度為1.52.5米，垂直接地體的間距為本身長度的1.52倍。接地體之間的焊接點應做防腐處置，接地安裝的焊接長度，對扁鋼為寬度的2倍，對圓鋼為直徑的68倍。 觀測場接地電阻的要求根據自動氣候站的要求，工頻接地電阻應4，對采用單環程度接地方式仍不能滿足要求的場地，可采用多根環形程度

3、接地體或添加輻射式延伸接地體，延伸長度宜限制在1030米。 引下線設備接地端的規劃要求 鋪設地網的同時，應根據觀測場地面接地設備的位置，將引下線端預先引出，既要思索設備就近接地，又要兼顧環形地網線的均勻分布。 設備接地要求 觀測場一切設備金屬支架、箱體均應接地，觀測設備將按詳細的接地要求進展。 5.室內設備的防雷要求自動氣候站室內設備主要有數據采集器、微機、打印機、接口及維護電路組成。值班室本身應具備有效的直擊雷維護措施； 值班室要有良好的接地體，工頻接地電阻應3； 觀測場傳感器到室內的引線的感應雷，由廠家提供的接口防雷維護器擔任。但需按廠家要求可靠接地； 在給自動氣候站設備供電的UPS之前，

4、需加裝一級供電電源避雷器，電源避雷器需可靠接地。 有關防雷規定可參照執行。 6.CAWS600-B自動氣候站風向、風速溫、濕度氣壓雨量地溫蒸發防雷板采集中心DT50串口隔離器 通訊部件 供電系統CAWS-DY01主控機打印機UPS傳感器CAWS600-B采集器CAWS-FL017.1.1 采集器的內部構造蓄電池12V6Ah蓄電池12V6AhDT50變壓器空氣開關避雷器氣壓傳感器采集中心安裝于機箱門D1D2D3D4紅色，指示采集器任務形狀綠色，直流輸出指示燈紅色，充電時亮，充溢后滅。綠色，交流輸入指示燈8.1.2 采集器的內部接線圖12345678910111213141516171819202

5、122232425262728溫濕度濕度輸出01V+12VGND藍綠黃橙淺綠紫紅蒸發雨量紅藍風向風速黃紅綠藍-紫風向信號-電壓+12VGND風速信號-頻率地溫變送器藍黃淺綠紫綠橙紅+12VGND控制信號通訊線黃綠紅白9.電源控制器是為野外環境任務而設計的，可為傳感器及采集器供電。交流部分采用變壓器耦合，具有抗干擾、防雷擊等功能。該電源任務時，對12V鉛酸電池控制充電，使其充電控制在10.813.8V之間，不延續地向負載供電。1.3 電源控制器CAWS-DY0110.1.4 CAWS600-B型自動氣候站技術目的運用環境要求空氣溫度：4070相對濕度：0100%RH陣風：75m/s遙測間隔： 2

6、km供電：直流，918V11.2. 溫濕度傳感器引見溫濕度傳感器采用Finland Vaisala公司的Humicap系列的HMP45D型溫濕度傳感器。測溫元件是鉑電阻傳感器Pt100 ，輸出信號為四線制電阻值。測濕元件是高分子薄膜型濕敏電容，輸出信號為01V電壓。12.HMP45D型 來自芬蘭Vaisala公司的溫濕度傳感器同時丈量空氣溫度和相對濕度 13.2.1 HMP45D的技術目的溫度丈量范圍：5060精度：0.2 輸出信號：四線制電阻值濕度丈量范圍：0100%RH精度：2%RH90%RH3 %RH90%RH輸出信號：01V整體部分任務溫度：5060供電：735V功耗：4mA輸出負載：

7、10k檢定周期：1年14.2.2 HMP45D的測溫原理由恒流源提供恒定電流I0流經鉑電阻Rt，、為電壓引線，電壓I0Rt經過、引線傳送給丈量電路，只需丈量電路的輸入阻抗足夠大，流經、引線的電流將非常小，引線的電阻影響可忽略不計。所以，在自動氣候站中，溫度電纜的長短與阻值大小對丈量值的影響可忽略不計。 15.HMP45D型濕敏電容是一種具有感濕特性的電介質，其介電常數隨相對濕度的變化而變化。在外界相對濕度發生變化時，作為感濕膜的高分子聚合物能對水汽分子吸附和釋放，其介電常數隨之變化，促使濕敏電容量發生變化。HMP45D測濕時的輸出信號為電壓信號01V，對應濕度為0100%RH。2.3 HMP4

8、5D的測濕原理16.對HMP45D傳感器的維護，要留意定期的清潔，但由于濕敏電容是一種精細細小的儀器，且探頭部位極其脆弱，清潔不當將會導致傳感器的損壞。清潔時，旋開探頭處的黑色過濾器，過濾器內是一層薄薄的過濾網，旋出過濾網，用干凈的小毛刷悄然刷去過濾網上的灰塵即可。如發現玻璃基板或電極等部位有灰塵，不可用毛刷清潔，由于引線及薄膜有能夠受損。我們不主張觀測人員直接對電容進展清潔。 2.4 HMP45D的日常維護17.3. 氣壓傳感器引見氣壓傳感器采用Finland Vaisala公司的PTB220型完全補償式數字氣壓表。感應元件為Vaisala公司研制的硅電容壓力傳感器Barocap。Baroc

9、ap具有良好的滯后性、反復性、溫度特性、長期穩定性。PTB220的任務原理是基于一個先進的RC振蕩電路和三個參考電容，并且電容壓力傳感器及電容溫度傳感器延續丈量，微處置器自動進展壓力線性補償及溫度補償。18.3.1 PTB220的技術目的氣壓丈量范圍：5001100 hPa精度：0.3 hPa輸出信號：05 V任務溫度：4060 供電：1030 V功耗：25 mA檢定周期：1 年19.3.2 PTB220的日常維護PTB220氣壓傳感器無需定期或預防性的維護措施，但需求定期對枯燥劑進展除濕或改換，以保證氣壓傳感器的正常任務及延伸氣壓傳感器的壽命。20.風向風速傳感器用于丈量距地10米處地面風的

10、風向、風速，并轉換為電信號。傳感器的供電電壓為12 V。風向傳感器是低起動風速的光電風向傳感器。風速傳感器是呼應快、啟動風速低的光電子風速計。4. 風向風速傳感器引見21.4.1 風向傳感器的原理及技術目的風標轉軸帶動的6至8位格雷碼光碼盤。68個同心圓軌道，0、2、22、23、24、25、(26 、27)等分。相鄰部分作透光與不透光處置。碼盤兩側同一半徑上的6 8對光電耦合器件。輸出相應的6至8位格雷碼，每一個格雷碼代表一個風向。丈量范圍0 360呼應靈敏度0.3 m/s30度偏角任務電源1014VDC分辨率 3輸出信號0 2.5 V抗風強度75m/s任務環境-40 +600 100%RH

11、22.4.2 風速傳感器的原理及技術目的三個輕質錐形風杯； 附著在中心不銹鋼軸上的截光盤隨軸旋轉 ；每轉動一圈，切割紅外光束14次，從而由光電晶體中產生出一個脈沖鏈，輸出的脈沖速率與風速成正比。技術目的丈量范圍：060 m/s分 辨 率：0.05 m/s起動風速：0.5 m/s任務電壓：12 V任務溫度：40+60帶加熱輸出信號：01221Hz方波檢定周期：1年23.4.3風向風速傳感器的日常維護風向風速傳感器由于每年要由配備中心進展一次計量校準，故通常情況下無需維護。設備任務幾年后，軸承會出現磨損情況，這會影響風向、風速傳感器的靈敏度。出現這種情況，將儀器送到配備中心進展維護。由于該風向傳感

12、器只需指北線，沒有指北桿，因此要定期檢查風向標的指向與采集器的示值能否吻合。冬季結冰時，能夠會產生風向和風速凍結景象，出現這種情況時，可采用電加熱方法進展排除。24.5. 雨量傳感器引見SL2-1型雨量器雨水由截面積為200平方厘米的集水器聚集，經過小漏斗流入翻斗。翻斗內的水量到達一定數量時，翻斗翻轉，另一半翻斗開場盛雨。翻斗每翻轉一次，干簧管被磁鋼吸合一次，送出一個電路導通脈沖，相當于0.1mm降水。技術目的承水口徑：159.6 mm環境溫度：060.0 降水強度：4 mm/min分 辯 率：0.1 mm輸出信號：1個脈沖0.1 mm降水25.要定期檢查集雨器中的漏斗通道能否有碎物堵塞。維護

13、時需清潔承水口及入口處的過濾網。旋開外套筒的三顆固定螺釘，對雨量器的內部進展清潔。檢查內部漏斗能否積有灰塵，及時清潔。清洗翻斗，將翻斗放于正確位置，但嚴禁用手觸摸翻斗內側。5.1 雨量傳感器的日常維護26.地溫傳感器是用來丈量地表溫度、淺層地溫暖深層地溫的。地溫傳感器為規范4線制鉑電阻溫度傳感器。鉑電阻的電阻值隨溫度的升高而添加。地溫傳感器經過地溫變送器與CAWS600采集器通訊。6. 地溫傳感器引見27.精度：0.5 地表 0.4 淺層 0.3 深層靈 敏 度：0.385 /丈量范圍：5080 6.1 地溫傳感器的技術目的28.6.2 地溫傳感器的原理假定傳感器的四根導線電阻均為r，在2、3兩端接入規范電阻R0，和Rt構成串聯并構成回路，由恒流源提供電流I0，此時R0兩端的電勢差為I0R0，Rt兩端的電勢差為I0Rt。由于電壓對導線的電阻值不敏感，所以：I0V1/RtV2/ R0，即得出：RtR0V1/V2。 因此，傳感器導線的長短即電阻值不會影響丈量的結果。29.每日檢查地表傳感器的感應部分，能否一半埋入土中，一半顯露地面，且進入土中的感應部分要與土壤接觸，顯露地面部分要求