制冰機原理和故障排除

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DZZ5型自動氣象站原理與故障擯棄分析

DZZ5型自動氣象站原理與故障擯棄分析華云公司生產(chǎn)的DZZ5（CAWS3000）新型自動氣象站是依據(jù)中國氣象局監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)司《其次代自動氣象站功能規(guī)格需求書》要求，按照統(tǒng)一標準、統(tǒng)一功能、統(tǒng)一結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一方法、統(tǒng)一模范的設(shè)計思路，設(shè)計出的一種高精度、高穩(wěn)定、易維護、低功耗、易擴展和具有實時遠程監(jiān)控功能的新型自動氣象觀測系統(tǒng)?？梢缘弥粳F(xiàn)有氣象觀測站的氣候觀測、天氣觀測和區(qū)域觀測業(yè)務(wù)的需要。當前片面氣象臺站已經(jīng)裝備。本文簡樸介紹了該系統(tǒng)布局和原理及二例故障排除方法。

1系統(tǒng)布局1.1DZZ5設(shè)計特點（1）標準統(tǒng)一；

（2）主采集系統(tǒng)采用ARM9嵌入式系統(tǒng)；

（3）主采集器采用linux操作系統(tǒng)管理，支持多進程；

（4）支持多串口、多種通訊方式、支持WebServer訪問功能；

（5）總線式布局；

（6）數(shù)據(jù)質(zhì)量操縱；

（7）主、分多采集器布局方式；

（8）各觀測要素擴展便當、生動；

（9）采樣速率提高。

1.2DZZ5系統(tǒng)布局如圖1所示，DZZ5型自動氣象站由主采集器（ARM9）、氣候分采集器、輻射分采集器、地溫分采集器和土壤水分分采集器構(gòu)成系統(tǒng)。相互之間采用CAN總線舉行數(shù)據(jù)通訊。分采集器采用ARM7架構(gòu)的32位微處理器或單片機系統(tǒng)。分采集器一般只完成相關(guān)的數(shù)據(jù)測量采集，并傳送給主采集器。主采集器系統(tǒng)與終端計算機采用長線舉行串口數(shù)據(jù)通訊。整個系統(tǒng)的供電由交流電轉(zhuǎn)+12VDC作為主電源，配蓄電池作為后備電源。

2原理簡介隨著氣象要素值的變化，自動氣象站各傳感器的感應(yīng)元件輸出的電量產(chǎn)生變化，這種變化量被各主、分數(shù)據(jù)采集器所采集，經(jīng)過線性化和定量化處理，實現(xiàn)工程量到要素量的轉(zhuǎn)換，再對數(shù)據(jù)舉行篩選，得出各個氣象要素值，按確定的格式存儲在采集器中，同時可根據(jù)需要實時上傳。目前，氣象臺站觀測的工程主要有溫濕度、地溫、雨量、風向風速、能見度蒸發(fā)、輻射等。

2.1溫度鉑電阻溫度傳感器是根據(jù)鉑電阻的電阻值隨溫度變化的原理來測定溫度的。鉑電阻絲燒制在細小的玻璃棒或磁板上，外面有金屬養(yǎng)護管。一般0℃時阻值為100Ω，每升高1℃阻值增加0.385Ω。氣溫、淺層地溫、深層地溫、草溫都是用鉑電阻傳感器。

2.2濕度濕敏電容濕度傳感器是用有機高分子膜作介質(zhì)的一種小型電容器，濕敏電容器上電極是一層多孔金膜，能透過水汽；

下電極為一對刀狀或梳狀電極，引線由下電極引出?；迨遣ＡАＵ麄€感應(yīng)器是由兩個小電容器串聯(lián)組成。傳感器置于大氣中，當大氣中水汽透過上電極進入介電層，介電層吸收水汽后，介電系數(shù)發(fā)生變化，導致電容器電容量發(fā)生變化。電容量的變化正比于相對濕度。實際工作中，鉑電阻溫度傳感器與濕敏電容濕度傳感器制作成為一體。

2.3雨量雙翻斗雨量傳感器主要由承水器、上翻斗、搜集漏斗、計量翻斗、計數(shù)翻斗和干簧管等組成。當有降水時，承雨器收集的降水通過漏斗進入上翻斗，當雨水積到確定量時，由于水本身重力作用使上翻斗翻轉(zhuǎn)，水進入搜集漏斗。降水從搜集漏斗的節(jié)流管注入計量翻斗時，就把不同強度的自然降水，調(diào)理為對比平勻的降水強度，以裁減由于降水強度不同所造成的測量誤差。當計量翻斗承受的降水量為0.1mm時，計量翻斗把降水傾倒到計數(shù)翻斗，使計數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)一次。計數(shù)翻斗在翻轉(zhuǎn)時，與它相關(guān)的磁鋼對干簧管掃描一次。干簧管因磁化而瞬間閉合一次。這樣，降水量每次達成0.1mm時，就送出去一個開關(guān)信號，采集器就自動采集存儲0.1mm降水量。

2.4蒸發(fā)該傳感器由超聲波傳感器和不銹鋼圓筒組成。根據(jù)超聲波測距原理，選用高精度超聲波探頭，對E601B型蒸發(fā)器內(nèi)水面高度變化舉行檢測，轉(zhuǎn)換成電信號輸出。通過計算，求出蒸發(fā)量。

2.5風向、風速風向感應(yīng)器為單翼風標。當風標轉(zhuǎn)動時，帶動格雷碼盤（常用七位，辨識率為2.8°），按照碼盤切槽的設(shè)計，碼盤每轉(zhuǎn)動2.8°，光電管組就會產(chǎn)生新的七位并行格雷碼輸出。

當風杯轉(zhuǎn)動時，帶動同軸的多齒截光盤轉(zhuǎn)動，使下面的光敏三極管有時接收到上面發(fā)光二極管放射的光線而導通，有時接收不到上面發(fā)光二極管照射來的光線而截止。這樣就能得到與風杯轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號，該脈沖信號由計數(shù)器計數(shù)，經(jīng)換算后就能得出實際風速值。

2.6輻射感應(yīng)件由感應(yīng)面與熱電堆組成，涂黑感應(yīng)面通常為園形，也有方形。熱電堆由康銅、康銅鍍銅構(gòu)成。另一種感應(yīng)面由黑白相間的金屬片構(gòu)成，利用黑白片的吸收率的不同，測定其下端熱電堆溫差電動勢，然后轉(zhuǎn)換成輻照度。

2.7能見度透射能見度儀采用測量放射器和接收器之間水平空氣柱的平均消光（透射）系數(shù)而算出能見度。放射器供給一個經(jīng)過調(diào)制的定常平均功率的光通量源，接收器主要由一個光檢測器組成。由光檢測器輸出測定透射系數(shù)，再據(jù)此計算消光系數(shù)和氣象光學視程。

3故障擯棄3.1實例：溫度跳變其余要素正常DZZ5自動氣象站所用的溫濕度傳感器（如圖2所示）是一體化設(shè)計，型號是HMP155。展現(xiàn)故障時，溫度由正常的10℃左右突然跳變到負值（-7到-12度之間）。剛開頭展現(xiàn)時，幾分鐘內(nèi)就可恢復，后來一兩個小時也不正常。

解決方法：測電壓，為12V正常；

更換HMP155溫濕度傳感器，故障仍舊；

更換轉(zhuǎn)接盒，仍未擯棄；

因沒有防雷板備件，直接將防雷板跨接，經(jīng)長時間查看后，故障不展現(xiàn)，說明防雷板故障，先應(yīng)急使用，待臺站向上級申請防雷板后更換。

3.2實例：風向始終在171°方向，風速正常DZ