JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量傳感器

1、國家實用新型專利號:ZL 02219437.1ZL 01217574.9JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量傳感器使用說明書中國 江蘇徐州市偉思信息系統(tǒng)工程研究所 徐州市偉思水文氣象自動化研究所二OO 五年JFZ-01 型浮子式數(shù)字雨量傳感器使用說明書1 用途本儀器屬水文、 氣象觀測儀器， 用以感測自然界降雨量， 并將其轉(zhuǎn)換為絕對值編碼型數(shù)據(jù)輸出， 以 滿足信息采集、傳輸、處理的需要。本儀器符合中華人民共和國水利水電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL21-90降水量觀測規(guī)范 中“長期自記型雨量計”要求和中國氣象局 2003年版地面氣象觀測規(guī)范中“自動雨量站”要求。本儀器的感雨靈敏度、 測量精度、 雨強適用范圍和穩(wěn)定性均優(yōu)于

2、翻斗式雨量傳感器和其它形式雨量 傳感器，適于裝備我國南方強降雨區(qū)、北方沙塵環(huán)境條件的各種類型的雨量測站。本儀器加裝融雪加熱器后，可作為雨雪量傳感器使用。2 特點本儀器的感雨靈敏度高（0.07mm）。 本儀器的承雨器為合金材料制作，并涂有高級進(jìn)口不粘油、水涂料，具有極小的潤濕損失。 本儀器在（0.0110） mm/min降水強度和沙塵氣候條件下工作，不失準(zhǔn)確度。 儀器可靠性高，絕對值編碼型傳感器不受電磁干擾和雷電干擾影響，無溫度漂移、時間漂移。 儀器傳感器碼盤為不銹鋼材料制作，并選用進(jìn)口高檔光電開關(guān)作讀碼元件，其壽命達(dá)10萬小時。 儀器調(diào)整、校準(zhǔn)方法簡單。 傳感器輸出碼為格雷碼，可選裝雨量觸點通

3、斷信號輸出或RS485/232接口，直接與RTU數(shù)據(jù)采集器或計算機連接，實現(xiàn)高精度數(shù)據(jù)自動采集與傳輸。3 使用范圍本型傳感器的技術(shù)性能遠(yuǎn)高于國際、 國內(nèi)現(xiàn)有雨量傳感器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)， 適于裝備各地、 各種不同氣候 環(huán)境條件下的國家基本雨量站、 加密自動氣象 （雨量站） 和遙測站，完成降水過程的自動測量及數(shù)據(jù)采 集。4 主要技術(shù)參數(shù)4.1 承雨口直徑：200+0.60m m,刃口銳角45；4.2 浮子筒排水量：最大 50mm；4.3 分辨力： 0.1mm；4.4 降雨強度測量范圍： 0.0110mm/min （毫米/分）4.5 測量準(zhǔn)確度：（在 0.0110mm/min 雨強范圍）排水量10mm測量誤

4、差：土 0.2mm；降水量10mm測量誤差：土（0.2mm+1%）;4.6 輸出信號：（ 1 ）雨量數(shù)據(jù)信號： 格雷碼 9 bit ；輸出電路：OC門（ 2）降水開關(guān)信號：干簧管觸點通斷信號；4.7 通信接口 （選裝） ：（ 1 ） RS485/232；(2) 0.1mm觸點通斷雨量信號；4.8 電磁閥排水時間：w 30S;4.9 電源電壓：12VDC ;4.10 工作環(huán)境溫度：0+50 C;4.11 工作環(huán)境濕度：w 95%RH (40C);4.12 體積(直徑X高)：210X 575mm ( 50mm排水量)；4.13 重量： 4.8Kg。咖0浮子簡二橈浮子懸肚喋笛浮子底水聲爭魏世水冶時底

5、水一一-閒駅司疋頤*:.底:;m員$出蝕空.9Q測程一一 浮子荒疋腳呃-匚一一均布1亠弋f /注屯網(wǎng)L| 0220w-4卜AA f -一控制危圖1 JFZ-01型數(shù)字式雨量傳感器結(jié)構(gòu)、安裝圖傳感器部分JFZ-01型數(shù)字式雨量計控制盒部分自然界降水雨強 0.1-10mm/min承雨器組件降水開關(guān)組件承水漏斗翻斗、恒磁體、干簧 管開關(guān)集水罐1測 量 組 件絕對值型光電編碼 器、測輪浮子筒、浮子、測 纜、平衡錘1泄水電磁閥1ms干簧管通斷 信號ms泄水感雨靈敏度0.07mm干簧管通斷信號作 用：在降雨開始作為用 于產(chǎn)生“降雨開始/雨停 ”信號。RS485/232輸出接口喚醒控制雨量數(shù)據(jù)輸出格雷碼9b

6、it分辨力：0.1mm在降水期間控制自 動喚醒傳感器。在排出期間統(tǒng)計翻斗次數(shù)，自動修正測量0.1mm雨量數(shù)據(jù)觸點通斷信號電磁閥排水觸點通斷控制信號自動測量浮子筒水面 高度，控制電磁閥自動 排水。圖2 JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量傳感器原理框圖5結(jié)構(gòu)、工作原理本儀器由承雨器組件、降水開關(guān)組件、測量組件、泄水電磁閥、筒身、底座等組成。5.1 承雨器組件承雨器組件為承接降雨之用，它包括：承雨口、濾網(wǎng)、漏咀等（圖1）。+0.60mm。應(yīng)給器口加上筒蓋。 儀器底座用三個地腳螺承雨器裝于筒身上方。筒身下緣有安裝孔，用螺釘固定在儀器底座上。承雨器的標(biāo)準(zhǔn)口徑為 200+0.60mm。承雨器收集的雨水經(jīng)濾網(wǎng)、漏

7、咀進(jìn)入降水開關(guān)組件內(nèi)的翻斗斗室。濾網(wǎng)可以防止昆蟲、樹 葉等雜物進(jìn)入器內(nèi)堵塞水道。 為防止在無雨期和在室內(nèi)長期放置時沙塵進(jìn)入承雨器，儀器筒身為不銹鋼制成的圓柱形筒，降水開關(guān)、測量組件等均安裝于筒內(nèi)。絲固定在混凝土基座上。5.2 降水開關(guān)組件3所示）。其感量降水開關(guān)組件由漏斗、翻斗、集水罐、引水咀、干簧管開關(guān)、磁鐵等組成（如圖0.07mm降雨量。當(dāng)進(jìn)入翻斗斗室的雨水達(dá)到其感量時，翻斗即開始反翻，將雨水倒入集水罐，然后流 入浮子筒，同時經(jīng)干簧管發(fā)出“通、斷”開關(guān)量信號。開關(guān)量電信號的作用，不是直接用它來測量降水量，而/雨?！毙盘?；用作傳感器喚醒控制信號和電磁閥泄水特別說明的是：如圖3所示，本“通、斷

8、” 是將該信號傳送給控制盒，用于產(chǎn)生“降雨開始 期間的降雨量補償。3降水開關(guān)組件結(jié)構(gòu)原理圖5.3 測量組件測量組件是一個高靈敏度、0.1mm高分辨力的數(shù)字編碼式水位傳感器。它由浮子筒、浮子、測量纜、平衡錘、測輪、軸套、絕對值型光電旋轉(zhuǎn)編碼器、上、下支承板、泄水電磁閥、人工排水排沙閥等組成（如圖4所示）。5.3.1 浮子筒浮子筒是模具拉制成型的內(nèi)徑為100mrt的等徑圓柱筒。筒的上蓋板用螺栓與筒壁相連接，底蓋與筒壁之間有密封膠圈，也用螺栓與筒壁相連接。上蓋的中間開有直徑=3mn的過線孔。上蓋上面安裝有降 水開關(guān)組件和光電旋轉(zhuǎn)編碼器。底蓋上安裝有泄水電磁閥、人工排沙閥。筒內(nèi)安裝有浮子、測量纜。測

9、纜從3mr過線孔引出繞經(jīng)測輪與筒外平衡錘連接（如圖5所示）。*.史 91K ：圖5浮子筒上蓋安裝圖浮子筒內(nèi)壁光潔，經(jīng)防蝕處理，其內(nèi)徑為100mm截面積為承雨器器口面積的 1/4。每當(dāng)器口承雨量為0.1mm,流入到浮子筒后，筒內(nèi)水體高度上升0.4mm。為使浮子在浮子筒中能正常工作，筒中必須預(yù)先注入一定量的底水，以便使浮子正常浮于“底水”上。在蒸發(fā)量大、長期無雨地區(qū)，應(yīng)在底水上加1015ml儀表油，防止底水過量蒸發(fā)。浮子筒通過三個螺栓固定在儀器底座上，浮子筒體與底座平面成90垂直狀態(tài)，（如圖6所示）。/一沾”均布勺 411 4 .- 均布（i總5%門非水常啟叮UlPflUP圖6傳感器底座結(jié)構(gòu)、安裝

10、圖底座上安裝有電輸出航空插座、水平泡，底座用三根M8X 90地腳螺栓或M8X 100膨脹螺栓、螺母、平墊、彈墊安裝固定在水泥底座上。5.3.2 測量組件 傳感組件由光電旋轉(zhuǎn)編碼器、浮子、測量纜、平衡錘、測輪、軸套、鎖緊螺釘?shù)冉M成。光電編碼器 通過L型支架安裝于浮子筒上蓋板上，編碼器主軸上裝有軸套。測輪通過軸套、鎖緊螺釘與編碼器主軸 連接。在測輪邊緣的“ V型槽中懸掛測量纜，測量纜的兩端分別連接浮子和平衡錘。儀器初始狀態(tài)為： 浮子浮于 “底水” 上，平衡錘處于最高點， 當(dāng)有降雨時， 器口聚集的雨水經(jīng)漏嘴、 降水開關(guān)組件進(jìn)入浮子筒， 筒內(nèi)水體增加使浮子升高， 平衡錘即帶動測輪驅(qū)動光電編碼器同步旋轉(zhuǎn)

11、， 編 碼器即可輸出與降水量相對應(yīng)的編碼數(shù)據(jù)。5.3.3 泄水閥及控制原理泄水電磁閥安裝于浮子筒的下部，工作電壓為12VDC。泄水控制由控制盒完成。當(dāng)場降水量較小（場降水量 +底水高度w 50mm時，可以設(shè)定控制電路在雨停時進(jìn)行泄水，使浮子 筒水面迅速降至設(shè)定底水高度，等待下一場降水開始。當(dāng)場降水量+底水高度50mm寸，泄水過程將發(fā)生于降水過程中間，這時的工作過程為：識別控制 電路自動識別浮子筒水面高度， 打開泄水電磁閥泄水， 迅速將水面高度降至底水高度上， 然后自動關(guān)閉 泄水閥，繼續(xù)工作。與此同時，控制電路還將自動測量、記錄泄水前、后的水面高度和泄水期間的翻斗 翻動次數(shù)，統(tǒng)計泄水期間的降水量

12、，并作插補記錄。5.3.4 人工排沙口 人工排沙口位于浮子筒的筒底，其作用是排除浮子筒內(nèi)的沉積泥沙。6 儀器的檢查與安裝6.1 儀器的檢查6.1.1 打開包裝箱，按裝單核對裝箱物品。6.1.2 檢查儀器的外觀及裝箱零件，有無損傷。6.1.3 閱讀說明書，了解儀器性能、結(jié)構(gòu)、安裝方法和使用、檢定方法。6.2 儀器的安裝本型器的安裝調(diào)整簡單易行， 無須對降水開關(guān)組件進(jìn)行調(diào)整， 只要它的翻斗能可靠翻動并輸出開關(guān) 量信號即可。6.2.1 埋設(shè)地腳螺釘按圖 1 所示儀器底座安裝固定尺寸要求制作混凝土基座或儀器支架，埋設(shè)地腳螺釘 （或膨脹螺栓） ?；炷粱ɑ騼x器支架）表面應(yīng)平整，上平面呈水平態(tài)，基座應(yīng)

13、留有排水道出口和電纜通道（RVV19芯屏蔽電纜或六芯電纜線）。6.2.2 安裝底座如圖 1所示，拆下不銹鋼桶身下部的三個螺釘，將筒身連同承雨器器口一起輕輕沿垂直方向向上移 動，與底座分離。將儀器底座的三個9mmi對準(zhǔn)地腳螺釘，用 M8!母和平墊作為支承點將傳感器底座連同其它部件一起固定在水泥基座（或支架）上，此時，儀器基座應(yīng)呈水平狀態(tài)。觀察儀器基座上的水平泡是否處于水平態(tài)， 如有差異， 可用六角扳手或活扳手調(diào)整底座下部支承螺 母高度的辦法將基座調(diào)平，使水泡指示在“中心位置，然后用螺母、彈墊從上部將底座與地腳螺栓鎖 緊。6.2.3 安裝、調(diào)整平衡錘撕開浮子筒上固定測量纜和平衡錘的膠帶，取下平衡錘

14、，將測量纜繞經(jīng)測輪的“V型凹槽，并使浮子處于浮子筒的底部時，平衡錘處于自由懸垂?fàn)顟B(tài)。懸垂?fàn)顟B(tài)的平衡錘的頂部應(yīng)不能觸碰儀器測輪， 當(dāng)浮子上升到浮子筒頂部時，平衡錘的底部距儀器底座上平面的距離應(yīng)10mm624連接電纜和顯示記錄器按照圖14所示接線圖連接插頭座，再將J控制盒接線端子對應(yīng)接點與外接 12V直流電源、數(shù)據(jù)采集器等相連接，檢查無誤后即可作通電試驗。雨量傳感器控制盒的電源選用12V外接直流電源，電源容量應(yīng)大于2Ah?？刂坪械妮敵鲂盘枮?.1mm開關(guān)通斷信號，可同翻斗雨量傳感器一樣，接入通用的數(shù)據(jù)采集器。6.3 雨量傳感器控制盒功能和使用方法：6.3.1 控制盒的組成控制盒結(jié)構(gòu)圖如（圖10），

15、接線端子連接圖如（圖 11）所示。圖10雨量傳感器控制盒組成結(jié)構(gòu)圖LED圖11接線端子標(biāo)牌12V+12V-校準(zhǔn)1校準(zhǔn)2計數(shù)1計數(shù)26.3.2 控制盒功能：1、 自動測量浮子筒水面高度，輸出0.1毫米觸點通斷信號。2、當(dāng)場降水量較?。▓鼋邓?+底水高度w 50mr而20mm時，如果15分鐘內(nèi)無降水，則控制電路 開啟電磁閥進(jìn)行泄水，使浮子筒水面降至設(shè)定底水高度，并關(guān)閉電磁閥等待下一場降水開始。3、當(dāng)場降水量+底水高度50mm時，泄水過程將發(fā)生于降水過程中間，這時控制電路自動識別浮 子筒水面高度，打開泄水電磁閥泄水，將水面高度降至底水高度上，然后自動關(guān)閉泄水閥，繼續(xù)工作。與此同時，控制電路還將自動

16、測量、采集泄水前、后的水面高度和泄水期間的翻斗翻動次數(shù)，計算泄水期間的降水量，并作插補記錄。6.3.3 控制盒使用方法：1、 連接并檢查接線排上各端口的接線，然后接通12V直流電源。2、校正編碼器讀數(shù)“零點”：在加底水之前，使浮子處于浮子筒最底部，平衡錘懸于最高點時校正編碼器讀數(shù)。操作方法是：將接線端“較準(zhǔn)1”和“較準(zhǔn)2”導(dǎo)線連接，此時工作指示燈長亮， （如紅燈不亮?xí)r，可將較準(zhǔn)用導(dǎo)線斷開后再次接通，至紅燈長亮為止）用手輕輕托動平衡錘，減小測纜對測輪的壓力，并用另一只手轉(zhuǎn)動編碼器測輪，使JK-01雨量傳感器控制盒中綠燈亮。然后放開手中的平衡錘，使之處于自由懸垂?fàn)顟B(tài)，再觀察控制盒中綠燈仍應(yīng)點亮，最

17、后將較準(zhǔn)1 ”和“較準(zhǔn)2”導(dǎo)線斷開，加注底水。3、加“底水”之前先斷開控制盒電源，然后用雨量杯量取 10mm的清水，用4mm/min的雨強向承雨器注水，待連通管水柱升高至底水標(biāo)志線時停止注水。此時的水位高度值即為“底水高度”，該數(shù)值即可作為參考零點，加“底水”結(jié)束后再接通控制盒電源，儀器進(jìn)入待測量狀態(tài)。6.3.4 .芯航空插頭與 H5 H3 H6插頭對應(yīng)表1） 14芯航空插頭腳定義表114芯航空插頭接線定義插座腳號12345678910定義D0D1D2D3D4D5D6D7D8FD1插座腳號11121314定義閥+閥-VEEG ,FD2注：“VEE ”為12V電源正極；“G”為公共端（電源負(fù)極）

18、D0D8為并行數(shù)據(jù)線。FD1和FD2為翻斗干簧管開關(guān)兩端接點。閥 +、閥-分別為電磁閥正負(fù)極。將組裝好的承雨器組件自上而下套進(jìn)計量組件，使筒身與儀器底座園周配合，并轉(zhuǎn)動筒身，使三個筒身固定孔與底座固定螺孔配合好，再用三個螺釘將筒身鎖緊即可。在鎖緊固定螺釘時，注意用水平尺檢查器口是否為水平位置，如略有差異，可通過重新旋緊緊固螺釘時微調(diào)筒身的傾斜度的方法予以校正， 使承雨口工作于水平面上，即可對儀器加“底水”。7儀器的使用和維護7.1 儀器操作、使用人員應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)，熟悉儀器的機械、電氣性能及儀器安裝、使用方法、校準(zhǔn)方法 才能進(jìn)行操作。7.2 儀器的安裝環(huán)境應(yīng)符合中華人民共和國水利水電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SL2

19、1-90降水量觀測規(guī)范和中國氣象局2003年版地面氣象觀測規(guī)范中“自動雨量站”要求。要求，并注意防止碰撞，特別是器口不 得變形。無人駐守的雨量站，應(yīng)對儀器采取特殊的安全防護措施。7.3 儀器使用期間，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)沙情況及其它情況定期清淤（泥土、樹葉、昆蟲等異物），檢查和 疏通水道，擦洗承雨器環(huán)口及內(nèi)表面，保持水道暢通。7.4 長期干旱、無雨和蒸發(fā)量大的地區(qū)，可相應(yīng)加大“底水”高度，避免“底水”過度蒸發(fā)，影響儀 器正常工作?；蛘哂媒o儀器加少量儀表油的辦法減少水面蒸發(fā)的影響。在風(fēng)沙嚴(yán)重的地區(qū)，可定期（或者每年一次）打開排沙閥進(jìn)行排沙，并在排沙后按照6.3的辦法補充“底 水”。7.5 儀器使用過程當(dāng)

20、中應(yīng)防止意外碰撞，造成儀器傾斜。如出現(xiàn)類似情況，應(yīng)取下承雨器口和桶身外殼，檢查浮子筒上蓋的園水泡指示是否正常，如不正常，應(yīng)按本說明書第6.2條要求重新調(diào)平計量組件和承雨器器口，否則可能影響計量準(zhǔn)確度。7.6 北方測站在結(jié)冰期間，應(yīng)停止使用儀器。可將儀器排凈底水或取回室內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護，再次使用時須 對儀器進(jìn)行校驗。7.7 儀器在室內(nèi)放置或在野外工作確信無雨日時，可用筒蓋蓋嚴(yán)器口，防止塵土及其它異物落入承雨 口。8測量誤差的檢定本產(chǎn)品依照國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SLZ1-1990降水量觀測規(guī)范和中國氣象局2003年版地面氣象觀測規(guī)范中“自動雨量站”要求規(guī)定的人工室內(nèi)滴定注入一定水量與儀器輸出值進(jìn)行比較的方法檢定

21、儀器誤 差。檢定設(shè)備簡單，方法簡便易行。8.1 檢定設(shè)備、儀器1 10mm標(biāo)準(zhǔn)雨量量杯和標(biāo)準(zhǔn)容量球；2雨量傳感器控制盒；3脈沖計數(shù)顯示器；4 12VDC電源8.2 儀器測量誤差的檢定本項檢定應(yīng)在傳感器器口及水路通道充分潤濕的情況下進(jìn)行。按照本說明書要求校正傳感器基座水平和器口水平和校正編碼器讀數(shù)， 給儀器加底水， 并接通雨量 傳感器控制盒、脈沖計數(shù)器和電源，以此時的讀數(shù)作為檢定參考零點，即可進(jìn)行試驗，試驗步驟： 8.2.1 10mm 降水量試驗1) 用10mr雨量量筒盛滿相當(dāng)于10mr降雨量的清水，模擬(0.510) mm/mir中的任意降水強度，向承雨器器口中注水，邊注水邊觀測計數(shù)器讀數(shù)的變

22、化，待10mr雨量的水全部注入浮子筒后，觀測并記錄顯示器的讀數(shù)；2) 重復(fù)上步驟 3次，每次注水后，均記錄計數(shù)器讀數(shù)與注水量相比較。8.2.2 30mm 降水量試驗每次量取30mm降水量的清水(用標(biāo)準(zhǔn)雨量量杯或標(biāo)準(zhǔn)球量取314.16 X 3=942.48ml的水)，以(0.510) mm/mir中的任意降水強度向承雨器口注水，觀測記錄傳感器的輸出值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較。8.3 儀器對雨強變化適應(yīng)性的檢定本項試驗已結(jié)合 8.2步驟進(jìn)行。本型傳感器的測量準(zhǔn)確度不受降水強度的影響(在做8.2步驟試驗時)。9 故障及修理儀器在運輸過程當(dāng)中，如果受到強烈的震動、沖擊或由于安裝使用不當(dāng)，可能出現(xiàn)如下故障：9.1 無降雨開關(guān)量信號輸出出現(xiàn)此類故障現(xiàn)象的原因可能是翻斗翻動失靈； 或者干簧管損壞、 干簧管與永磁鐵相對位置不對引 起。排除故障辦法是：拆除降