自動氣象站兩種常用蒸發(fā)傳感器性能對比分析

自動氣象站兩種常用蒸發(fā)傳感器性能對比分析

摘要：通過對CAWS600自動氣象站AG1-1型超聲波蒸發(fā)傳感器和DZZ4型新型氣象站W(wǎng)USH-TV2型蒸發(fā)傳感器的對比，結(jié)果表明，WUSH-TV2蒸發(fā)傳感器抗干擾能力較強，人工干預(yù)少，但水位上升時影響時日蒸發(fā)量，需進(jìn)一步改進(jìn)。

關(guān)鍵詞 ：AG1-1型；WUSH-TV2型；蒸發(fā)傳感器

蒸發(fā)是水分循環(huán)的主要組成部分之一。蒸發(fā)資料對于農(nóng)田水利建設(shè)、鹽業(yè)生產(chǎn)尤其是對水庫的設(shè)計與管理十分重要。氣象站自動測定蒸發(fā)水面（含結(jié)冰時）蒸發(fā)量的儀器主要是AG1-1型超聲波蒸發(fā)傳感器和WUSH-TV2型蒸發(fā)傳感器，本文對這兩種蒸發(fā)傳感器進(jìn)行對比分析，旨在揭示不同蒸發(fā)傳感器的性能特點。

1AG1-1型超聲波蒸發(fā)傳感器

CAWS600自動氣象站主要采用AG1-1型超聲波蒸發(fā)傳感器。2003年1月起基于E601B型蒸發(fā)器的AG1-1型蒸發(fā)傳感器在基準(zhǔn)氣候站正式投入業(yè)務(wù)運行，用于測量非結(jié)冰期間的水面蒸發(fā)量。該傳感器投入業(yè)務(wù)運行以來以比較精確、穩(wěn)定、故障率低，贏得廣大業(yè)務(wù)人員的認(rèn)可，但實踐證明，在惡劣天氣條件（如強風(fēng)雨）下容易出現(xiàn)野值和缺測。

1.1工作原理

AG1-1型超聲波蒸發(fā)傳感器主要由超聲波傳感器和不銹鋼圓筒架組成，不銹鋼圓筒架直接架設(shè)在原E601B型蒸發(fā)器內(nèi)，高精度超聲波探頭安裝在圓筒頂端，依據(jù)超聲測距的原理，對蒸發(fā)水面進(jìn)行連續(xù)測量，轉(zhuǎn)換成電信號輸出[１]。

1.2累計蒸發(fā)量計算程序設(shè)計

對于定時數(shù)據(jù)，正點獲得一次蒸發(fā)水位，減去前一時次正點水位得到本時次蒸發(fā)量，計算時蒸發(fā)量。若差值為負(fù)則按0mm蒸發(fā)量處理，日蒸發(fā)量由各時蒸發(fā)量累加求得。有降水時，程序主動考慮同時段降水對蒸發(fā)的影響，時蒸發(fā)量由正點獲得的蒸發(fā)水位值減去前一時次正點的水位值和時降水量求得。2WUSH-TV2新型蒸發(fā)傳感器

2.1工作原理

WUSH-TV2型超聲波蒸發(fā)傳感器是目前氣象部門廣泛使用的AG1-1型超聲波蒸發(fā)傳感器的改進(jìn)型。通過改善測量環(huán)境從而較大幅度地提高了測量精度，其核心部分都是超聲波蒸發(fā)傳感器。與AG1-1型蒸發(fā)傳感器相比，增加了凈水桶、連接管、防護(hù)罩等附屬部分，避免在E601B型蒸發(fā)器內(nèi)直接架設(shè)不銹鋼圓筒支架，在E601B型蒸發(fā)桶的中部利用連接管將靜水桶與蒸發(fā)桶連接起來，通過靜水桶水面的變化反映蒸發(fā)桶內(nèi)蒸發(fā)水面的變化情況。

2.2累計蒸發(fā)量計算程序設(shè)計

通過分鐘水位值的變化，系統(tǒng)自動判斷是否降雨，降雨期間的蒸發(fā)量按0mm處理，時蒸發(fā)量由分鐘水位變化值求得，日蒸發(fā)量由時蒸發(fā)量累加求得。

3兩種蒸發(fā)傳感器性能對比

3.1測量結(jié)果對比分析

抽取2013年4~8月的蒸發(fā)測量值對比分析,如表１所示。

從表1對比分析可知，AG1-1型蒸發(fā)傳感器較WUSH-TV2蒸發(fā)傳感器累計蒸發(fā)量偏大，在降水大的時段內(nèi)，相差更大。

3.2大風(fēng)、降水天氣下蒸發(fā)量的對比

抽取烏蘭烏蘇站2013年7月30日資料，1時06分出現(xiàn)大風(fēng)，并伴有強降水，蒸發(fā)量對比見表2。

對比分析可知，在晴朗的天氣條件下，AG1-1型與WUSH-TV蒸發(fā)傳感器測量值極接近。但在惡劣天氣條件下，AG1-1型蒸發(fā)傳感短時間內(nèi)水面波動明顯，導(dǎo)致各時段累計值相差較大。WUSH-TV2通過測量靜水桶內(nèi)的水位間接測量蒸發(fā)桶水面的變化，這樣水面波動明顯減小，靜水桶采用了和蒸發(fā)桶同樣的半埋式結(jié)構(gòu)，盡量保證了靜水桶和蒸發(fā)桶中水溫一致，使傳感器在惡劣的室外條件下可靠地工作。

3.3主要技術(shù)指標(biāo)對比分析

蒸發(fā)傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)，見表3。

對比發(fā)現(xiàn)，各類蒸發(fā)傳感器主要技術(shù)指標(biāo)差別不大，都能滿足《地面氣象觀測規(guī)范》有關(guān)技術(shù)要求。

4小結(jié)

（１）WUSH-TV2蒸發(fā)傳感器同AG1-1型E601B型蒸發(fā)傳感器相比，由于測量環(huán)境、程序設(shè)計等方面的改進(jìn)，抗干擾能力明顯增強，人工干預(yù)減少，這為全天候自動獲得精確的蒸發(fā)數(shù)據(jù)提供了有利的技術(shù)保障；